KR20220027156A - Systems and methods for removing contaminants from liquids - Google Patents

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Abstract

액체 흐름에서 오염물질을 제거하기 위한 액체 처리 시스템 및 방법이 개시된다. 처리 구역, 나노버블 확산기 시스템 및 스키머 카세트 어셈블리를 갖는 처리 시스템은 액체 흐름에서 나노버블과 오염물질의 덩어리를 제거하도록 구성된다. 음으로 대전된 나노버블을 액체 흐름으로 확산시키도록 구성된 나노버블 확산기 시스템에 의해 나노버블이 양으로 대전된 오염물질에 부착되고, 나노버블과 오염물질의 덩어리가 처리 구역에서 액체 흐름의 표면을 향해 부유하도록 촉구되고 스키머 카세트 어셈블리에 의해 제거된다. 일부 실시 예에서, 더 큰 버블은 오염물질의 상승 속도를 증가시키기 위해 제공된다. 일부 실시 예에서, 처리 시스템은 부유하는 선박이다. 일부 실시 예에서, 처리 시스템은 약 1 mm 이하의 크기의 마이크로플라스틱을 제거하도록 구성된다.A liquid treatment system and method for removing contaminants from a liquid stream are disclosed. A treatment system having a treatment zone, a nanobubble diffuser system and a skimmer cassette assembly is configured to remove agglomerates of nanobubbles and contaminants from a liquid stream. The nanobubbles are attached to the positively charged contaminant by a nanobubble diffuser system configured to diffuse the negatively charged nanobubbles into the liquid stream, and the nanobubbles and clumps of contaminants are directed toward the surface of the liquid stream in the treatment zone. It is prompted to float and removed by the skimmer cassette assembly. In some embodiments, larger bubbles are provided to increase the rate of rise of the contaminant. In some embodiments, the processing system is a floating vessel. In some embodiments, the processing system is configured to remove microplastics having a size of about 1 mm or less.

Figure P1020227001720
Figure P1020227001720

Description

액체에서 오염물질을 제거하기 위한 시스템 및 방법Systems and methods for removing contaminants from liquids

관련 출원에 대한 상호 참조:CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS:

본 출원은 2019년 7월 4일자로 출원된 미국 출원 제62/870,755호의 이익을 주장하고, 그 전체 내용은 본원에 참조로 포함된다.This application claims the benefit of US Application Serial No. 62/870,755, filed July 4, 2019, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

기술 분야:Technical Fields:

개시된 액체 처리 시스템 및 방법은 공기 부유 기술로 액체를 처리하는 것에 관한 것이다. 일부 실시 예에서, 공기 부유 기술은 나노버블(nanobubble) 기술이다. 일부 실시 예에서, 액체 처리 시스템은 부유 시스템이다.The disclosed liquid handling systems and methods relate to treating liquids with air flotation techniques. In some embodiments, the air flotation technique is a nanobubble technique. In some embodiments, the liquid handling system is a flotation system.

세계의 바다, 호수, 강 및 만은 제3세계와 같은 플라스틱 폐기물을 처리하거나 재활용하는 데 필요한 기반시설이 부족한 세계의 지역에서 잘못 관리된 플라스틱 폐기물과 함께 수십년 동안 기름과 고형 폐기물과 같은 오염물질의 투기로 오염되어 왔다. 그 결과, 1억 톤 이상의 불활성 플라스틱 폐기물이 세계의 바다, 호수, 항구, 만 및 강에 축적되었다. 부유하는 잔해(debris)와 플라스틱 폐기물은 대양 환류에 축적되어 쓰레기, 낚시 장비 및 불활성 플라스틱이 부유하는 부분(patches)으로 모인다. 그 다음에 불활성 플라스틱 폐기물은 태양의 자외선에 노출되어 시간이 지남에 따라 광분해되고 그 결과, 작은 플라스틱 조각으로 분해될 수록 어류와 수생 생물에 의해 섭취되는 마이크로플라스틱 입자상 물질로 더욱 분해된다. 마이크로플라스틱 입자상 물질은 또한 지구 상에서 가장 큰 생태계 내의 해양 생물 & 어류에 부정적인 영향을 미치는 독소를 포함한다. 더 큰 플라스틱 폐기물은 어류와 고래 개체수에 부정적인 영향을 미치고 있다. 부유하는 플라스틱 폐기물은 또한 육지, 해변 및 전 세계의 해안선으로 휩쓸려 지속적으로 해양 생물 및 다른 관련된 생태계에도 영향을 준다.The world's oceans, lakes, rivers and bays have been the source of pollutants such as oil and solid waste for decades, along with mismanaged plastic waste in areas of the world that lack the infrastructure needed to treat or recycle plastic waste such as the Third World. has been polluted by speculation. As a result, more than 100 million tonnes of inert plastic waste has accumulated in the world's oceans, lakes, ports, bays and rivers. Floating debris and plastic waste accumulates in the ocean gyre and collects in patches, where garbage, fishing gear and inert plastics float. The inert plastic waste is then exposed to the sun's ultraviolet light and photodegraded over time, which in turn breaks down into smaller pieces of plastic that further break down into microplastic particulates that are ingested by fish and aquatic life. Microplastic particulates also contain toxins that negatively affect marine life & fish within the largest ecosystem on Earth. Larger plastic waste is negatively impacting fish and whale populations. Floating plastic waste is also swept away by land, beaches and coastlines around the world, continuing to affect marine life and other related ecosystems.

지난 10년 동안, 마이크로플라스틱의 효과적인 제거 없이 어망을 사용하여 부유하는 잔해 및 불활성 플라스틱 폐기물과 같은 오염물질을 청소하려는 몇몇의 시도가 있었다. 한 가지 시도는 부유하는 플라스틱 폐기물을 포획하거나 가두기 위해 바람과 해류에 의해 추진되는 큰 부유 붐(boom)에 의해 떠 있는 그물이나 격벽을 사용하는 것이다. 본 발명 및 프로세스(process) 접근법이 가진 이슈(issue)는 붐이 플라스틱 폐기물로 가득 차서 붐이 그물을 장착할 때 마이크로플라스틱이 빠져나가려는 경향이 있다는 것이다. 해류 속도를 초과하는 속도에서 작동할 수 없는 점, 자동-세척 스크린(screen) 프로세스의 부재(lack) 및 개방형 그물 설계의 결합은 물에서 해양 플라스틱을 효과적으로 제거하지 못한다. 이는 붐이 장착된 그물이 단지 잔해와 부유하는 폐기물을 단순히 "가두는" "수동적" 여과 프로세스라는 사실과 결합되어 있다. 갇힌 마이크로플라스틱은 포획된 플라스틱을 제거하기 위한 그물이 장착되어 있는 어선에 의해 주기적으로 제거된다. 상기 사용된 그물은 제거 대상인 포획된 마이크로플라스틱 보다 기하학적 구조의 큰 개방형 그물로 되어 있어 해양에 막대한 양의 해양 플라스틱을 남긴다. 붐이 장착된 그물은 휴먼 인터페이스 컨트롤(human interface control)을 허용하지 않고 이 기술을 세계의 해양 지속 가능성에 대한 이러한 실존적인 위협을 해결하는 데 필요한 통제된 대량 제거 요구사항에 대해 비효율적으로 만든다.In the past decade, there have been several attempts to clean up contaminants such as floating debris and inert plastic waste using fishing nets without effective removal of microplastics. One attempt is to use nets or bulkheads suspended by large floating booms propelled by wind and currents to capture or contain floating plastic waste. An issue with the present invention and with the process approach is that the boom is full of plastic waste and the microplastic tends to escape when the boom mounts the net. The combination of the inability to operate at velocities in excess of ocean currents, the lack of self-cleaning screen processes and the open net design do not effectively remove marine plastics from water. This is coupled with the fact that boom-mounted nets are simply a "passive" filtration process that simply "contains" debris and floating waste. Trapped microplastics are periodically removed by fishing boats equipped with nets to dislodge trapped plastics. The nets used are open nets that are larger in geometry than the captured microplastics to be removed, leaving huge amounts of marine plastics in the ocean. The boom-mounted nets do not allow for human interface control and make this technology ineffective for the controlled mass removal requirements needed to address these existential threats to the world's ocean sustainability.

본 발명자에 의해 공지된 다른 선행 기술 발명은 수역의 표면에서 단지 부유하는 잔해와 플라스틱 폐기물을 제거하기 위해 단순하게 물의 표면을 걷어 낸다. 해양 플라스틱과 마이크로플라스틱은 수면 아래에 약 5 미터 또는 15 피트의 깊이까지 존재한다는 것이 수 많은 연구를 통해 입증되었다.Another prior art invention known by the inventor simply skims the surface of the water to remove debris and plastic waste that are just floating on the surface of the body of water. Numerous studies have demonstrated that marine plastics and microplastics exist to depths of about 5 meters or 15 feet below the surface of the water.

2019년 10월 15일 오션 마이크로플라스틱(Ocean Microplastics)에 관한 우드 홀 오션그래픽 인스티튜션 컨퍼런스(Woods Hole Oceanographic Institution conference)에서, Hideshige Takada 박사는 추가적인 초미세(submicron) 마이크로플라스틱으로 분해되는 것을 방지하는 데에 필요한 해양 플라스틱 제거율을 충족하기 위해서는 약 1.0 mm 범위 이하의 마이크로플라스틱 제거가 가장 효과적인 범위라고 말했다. 초미세 및 나노입자 범위의 마이크로플라스틱의 추가적인 제거는 해양 플라스틱 제거 요구의 회수 감소로 분류되고 해양 생물군(biota)과 미세한 형태의 해양 생물에도 유해하고 부정적인 영향을 미칠 수 있다.At the Woods Hole Oceanographic Institution conference on Ocean Microplastics on October 15, 2019, Dr. Hideshige Takada said: He said that the most effective range for microplastic removal in the range of about 1.0 mm or less is to meet the marine plastic removal rate required for this. Further removal of microplastics in the ultrafine and nanoparticle range is classified as a reduced recovery of marine plastic removal needs and can also have harmful and negative impacts on marine biota and microscopic marine life.

다음의 요약은 아래 상세한 설명에서 논의되는 몇 가지 개념만을 소개하기 위해서 포함되어 있다. 이 요약은 포괄적이지 않으며 마지막에 제시된 청구범위에 의해 설명되는 보호 가능한 대상의 범위를 설명하기 위한 것이 아니다.The following summary is included to introduce only some concepts discussed in the Detailed Description below. This summary is not exhaustive and is not intended to delineate the scope of protectable subject matter set forth by the appended claims.

일부 실시 예에서, 액체 처리 시스템 및 방법은 해양, 호수, 강, 항구 및 만과 같은 수역에서 물에 떠 있는 오염물질 및 마이크로플라스틱의 제거를 위한 다중-선체(multi-hulled) 여과 선박으로 구성된다.In some embodiments, liquid treatment systems and methods are configured as multi-hulled filtration vessels for the removal of floating contaminants and microplastics from water bodies such as oceans, lakes, rivers, ports and bays.

개시된 처리 시스템 및 방법의 한 가지 이점은 다중-선체 선박의 선체들 사이에서 작동하는 나노버블이 주입된 용존 공기 부유 프로세스로 해양 잔해 및 마이크로플라스틱을 지속적으로 제거하고 처리하는 것이다. 본 발명은 수역에서 허용 가능한 수준까지 마이크로플라스틱을 지속적으로 제거할 수 없는 공지된 선행 기술과 관련된 복잡한 문제(complications)와 이슈를 해결한다. 개시된 처리 시스템의 실시 예는 일부 실시 예에서 약 25.0 mm 크기까지의 마이크로플라스틱의 제거를 위해서 제어된 스크리닝 및 부유 프로세스를 통해 지속적으로 부유하는 잔해 및 해양 플라스틱을 제거할 수 있고, 일부 실시 예에서 2.0 mm 이하 및 일부 실시예는 1.0 mm 이하 범위까지 제거할 수 있다. 처리 시스템의 실시 예는 또한 더 큰 크기의 오염물질 및 잔해를 제거하도록 구성될 수 있다.One advantage of the disclosed treatment systems and methods is the continuous removal and treatment of marine debris and microplastics with a nanobubble-infused dissolved air flotation process that operates between the hulls of a multi-hull vessel. The present invention solves the complications and issues associated with the known prior art inability to consistently remove microplastics from water bodies to acceptable levels. Embodiments of the disclosed treatment system are capable of removing continuously floating debris and marine plastics through a controlled screening and flotation process for removal of microplastics up to about 25.0 mm in size in some embodiments, and in some embodiments 2.0 mm or less, and in some embodiments may be removed to a range of 1.0 mm or less. Embodiments of the treatment system may also be configured to remove larger sized contaminants and debris.

액체 처리 시스템의 일부 실시 예는 또한 제어되고 자동화된 자동-세척 여과, 부유 및 제거 프로세스와 함께 3-5 노트(knot) 이상의 상승된 속도에서 마이크로플라스틱 제거 프로세스가 작동하도록 허용할 수 있다. 나노버블이 주입된 용존 공기 부유 프로세스와 결합된 자동-세척 스크리닝 프로세스는 스크린의 크기, 선박의 원하는 운항 속도에 따른 나노버블이 주입된 물 분배 매니폴드(manifolds)의 깊이에 따라서 5 미터 이상의 깊이까지 마이크로플라스틱을 제거한다.Some embodiments of the liquid handling system may also allow the microplastic removal process to operate at elevated speeds of 3-5 knots or more in conjunction with a controlled and automated self-cleaning filtration, flotation and removal process. The self-cleaning screening process combined with the nanobubble-infused dissolved air flotation process can reach depths of 5 meters or more, depending on the size of the screen and the depth of the nanobubble-infused water distribution manifolds depending on the desired speed of operation of the vessel. Remove microplastic.

나노버블의 상대적 크기는 40-200 나노미터(nm) 범위일 수 있다. 나노버블은 또한 확산 프로세스 이후에 하이드록실 라디칼(hydroxyl radicals) OH-를 방출하기 때문에 음전하를 띄는 것으로 알려져 있다. 음으로 대전된 나노버블은 마이크로 플라스틱과 같은 양으로 대전된 입자에 끌리고 그런 다음 나노버블을 끌어당기고 나노버블에 부착되거나, 또는 그렇지 않으면 나노버블과 결합하고 그런 다음 나노버블에 부착된 다른 오염물질과 응집된다. 이러한 나노버블 인력- 응집 과정은 오염물질과 나노버블의 덩어리가 응고되고 응집되어 부력이 향상될 때까지 계속된다. 최종 결과는 용존 공기 부유 프로세스에서 더 높은 플라스틱 제거율을 달성하기 위해 수면으로 마이크로플라스틱을 부유시키는 것이다. 고분자, 응고제 또는 계면활성제와 같은 응고 및 응집 화학물질에 대한 필요 없이 마이크로플라스틱의 나노버블 부유가 발생하기 때문에 운영 비용에 큰 절감이 나타난다. 나노버블이 주입된 용존 공기 부유 프로세스는 또한 기존 용존 공기 부유 시스템의 유속 및 압력 요구치의 일부에 불과한 순환 펌프 재순환 유량의 상당한 감소로 인해 전력 소비를 최소화한다.The relative size of the nanobubbles may be in the range of 40-200 nanometers (nm). Nanobubbles are also known to be negatively charged because they release hydroxyl radicals OH after the diffusion process. Negatively charged nanobubbles are attracted to positively charged particles such as microplastics and then attract nanobubbles and attach to nanobubbles, or otherwise bind with nanobubbles and then with other contaminants attached to nanobubbles. agglomerate This nanobubble attraction-aggregation process continues until the mass of contaminants and nanobubbles solidifies and aggregates to improve buoyancy. The end result is flotation of microplastics into the water surface to achieve higher plastic removal rates in the dissolved air flotation process. Significant savings in operating costs are achieved as nanobubble flotation of microplastics occurs without the need for coagulating and coagulating chemicals such as polymers, coagulants or surfactants. The nanobubble-infused dissolved air flotation process also minimizes power consumption due to a significant reduction in circulation pump recirculation flow that is only a fraction of the flow rate and pressure requirements of conventional dissolved air flotation systems.

응집된 나노버블 및 플라스틱 입자는 하나의 스키머(skimmer) 또는 복수의 스키머에 의해 제거되기 위하여 거품 형태로 수면에 부유한다. 대안적인 거품 제거 프로세스는 밴드 스크린(band screen) 또는 드럼 스크린(drum screen)을 통과하는 흐름을 이용하는 것이다. 한 가지 바람직한 접근방식은 마이크로플라스틱 제거 효율을 극대화 하기 위해 부유하는 스키머와 밴드 스크린 또는 드럼 스크린을 조합하여 사용하는 것이다.Agglomerated nanobubbles and plastic particles float on the water surface in the form of bubbles to be removed by one or a plurality of skimmers. An alternative defoaming process is to use flow through a band screen or drum screen. One preferred approach is to use a combination of a floating skimmer and a band screen or drum screen to maximize microplastic removal efficiency.

일부 실시 예에서, 용존 공기 부유 시스템은보다 큰 버블 플룸(plume)을 형성하기 위한 더 큰 버블 확산 수단, 또는 부유하는 블랭킷(blanket)을 구비하여, 오염물질과 나노버블의 덩어리의 향상된 부유를 위해 증가된 부력 및 버블 상승 속도를 제공한다. 더 큰 버블의 농도를 조절하는 기능(capability)은 제어(control)가 오염물질과 나노버블의 덩어리에 대한 향상된 상승 속도를 제공하도록 허용한다. 부유하는 큰 버블 블랭킷 상승 속도의 조절 가능한 제어는 오염물질과 나노버블의 덩어리의 제거 속도를 향상시키고 여과 선박 작동 속도를 더 빠르게 한다. 이러한 상슥 속도 제어는 또한 마이크로플라스틱 입자의 제거 효율을 최대화하고 더 높은 농도의 해양 플라스틱도 제거하도록 조절한다.In some embodiments, the dissolved air flotation system includes a larger bubble diffusion means to form a larger bubble plume, or a blanket that floats, for improved flotation of contaminants and masses of nanobubbles. Provides increased buoyancy and bubble rise rate. The ability to control the concentration of larger bubbles allows control to provide an improved rate of ascent for contaminants and masses of nanobubbles. Adjustable control of the rate of rising of the floating large bubble blanket improves the removal rate of contaminants and agglomerates of nanobubbles and makes the filtration vessel operating faster. This normal rate control also maximizes the removal efficiency of microplastic particles and modulates the removal of higher concentrations of marine plastics as well.

일부 실시 예에서, 다중-선체 선박은 각 채널(channel)이 자동-세척 스크린에 의해 제거되지 않은 오염물질을 부유시키기 위해 사용되는 용존 공기 부유 프로세스를 위한 정지(quiescent) 처리 구역을 형성하는 복수의 채널을 갖는다. 본 발명의 이러한 양태에서, 용존 공기 부유 스키머 카세트(skimmer cassette) 또는 복수의 부유 스키머 카세트는 여과 선박의 선체 내에 형성된 채널 공간 내에서 또는 선박의 다중 선체 사이에 형성된 채널 내에서 작동한다. 여과 선박의 선체 또는 다중 선체는 또한 선체에 대해 평행한 길이방향의 평면 상에 배열된 복수의 격벽 또는 용존 공기 부유 프로세스의 측면을 형성하는 폰툰(pontoon)이 장착될 수 있다.In some embodiments, the multi-hull vessel has a plurality of quiescent treatment zones, each channel forming a quiescent treatment zone for a dissolved air flotation process used to suspend contaminants not removed by the self-cleaning screen. have a channel In this aspect of the invention, a dissolved air floating skimmer cassette or a plurality of floating skimmer cassettes operates within a channel space formed within the hull of a filtering vessel or within a channel formed between multiple hulls of the vessel. The hull or multi-hull of a filtering vessel may also be equipped with a plurality of bulkheads arranged on a longitudinal plane parallel to the hull or pontoons forming the sides of the dissolved air flotation process.

일부 실시 예에서, 부유하는 폰툰이 장착된 복수의 부유 스키머 카세트는 선박의 선체 또는 다중 선체와 통합된 채널에서 작동한다. 이러한 실시 예들의 한 가지 이점은 여과 선박의 작동 속도를 증가시키기 위해 제공하는 기능으로 오염된 수역에서 마이크로플라스틱의 전반적인 대량 제거 가능성이 증가한다. 선체-내 용존 공기 부유 프로세스는 또한 다수의 프로세스 공급 펌프, 기존의 용존 공기 부유 장치, 과도한 내부 배관 및 밸브의 제거로 인해 여과 선박의 프로세스 효율을 증가시킨다. 선체-내 용존 공기 부유 프로세스는 여과 선박의 데크(deck) 또는 복수의 데크에 다수의 기존 용존 공기 부유 시스템을 설치하고 운용하는 비용을 크게 감소시킨다. 용존 공기 부유 스키머 카세트는 폰툰 세트에 부유하며 검사, 유지보수를 위해 부유 스키머 카세트를 일으켜 세우거나 상승시키기 위한 또는 증가된 여과 선박 이동 속도를 허용하기 위한 리프팅 메커니즘(lifting mechanisims)이 구비되어 있다.In some embodiments, a plurality of floating skimmer cassettes equipped with floating pontoons operate in channels integrated with the hull or multi-hull of the vessel. One advantage of these embodiments is that the overall bulk removal potential of microplastics from contaminated water bodies is increased with the ability to increase the operating speed of the filtration vessel. The in-hull dissolved air flotation process also increases the process efficiency of the filtering vessel due to the removal of multiple process feed pumps, existing dissolved air flotation devices, excess internal piping and valves. The in-hull dissolved air flotation process significantly reduces the cost of installing and operating multiple existing dissolved air flotation systems on the deck or multiple decks of a filtering vessel. Dissolved air floating skimmer cassettes float on a pontoon set and are equipped with lifting mechanisms for lifting or raising the floating skimmer cassette for inspection, maintenance, or to allow increased filtration vessel travel speed.

일부 실시 예에서, 자동-세척 밴드 스크린 또는 드럼 스크린을 통과하는 흐름은 25.0 mm 이상까지의 플라스틱 폐기물과 같은 응집된 오염물질 제거를 보장하기 위해 나노버블이 주입된 용존 공기 부유 프로세스 이후 하류에 위치하고, 일부 실시 예는 2.0 mm 범위 이상까지 그리고 일부 실시 예는 1.0 mm 범위 이상까지의 오염물질을 제거할 수 있다.In some embodiments, the flow through the self-cleaning band screen or drum screen is located downstream after the dissolved air flotation process infused with nanobubbles to ensure removal of aggregated contaminants such as plastic waste up to 25.0 mm or greater; Some embodiments may remove contaminants up to a range of 2.0 mm or greater, and some embodiments may remove contaminants up to a range greater than or equal to 1.0 mm.

예시적인 일 실시 예에서, (하나의) 채널과 깊이로 정의되는 처리 구역을 포함하는 액체 흐름에서 오염물질을 제거하기 위한 처리 시스템이 제공되고, 상기 처리 구역의 입구에서 출구까지 액체 흐름을 보내도록 하나 이상의 채널 가이드(guide)에 의해 정의되는 채널이 구성되고, 상기 액체 흐름은 양전하를 갖는 오염물질을 포함하고, 나노버블 확산기 시스템은 상기 깊이까지 상기 액체 흐름에 잠기도록 구성되고, 상기 깊이는 상기 처리 구역의 바닥을 정의하고, 상기 나노버블 확산기 시스템은 음전하를 갖는 복수의 나노버블이 상기 액체 흐름으로 확산되도록 구성되고 이에 의해 상기 나노버블이 나노버블과 오염물질의 덩어리와 같은 상기 오염물질에 부착되고 상기 나노버블과 오염물질의 덩어리는 상기 처리 구역에서 액체 흐름의 표면을 향하여 부유하도록 촉구되고, 그리고 스키머 카세트 어셈블리는 상기 액체 흐름에서 상기 나노버블과 오염물질의 덩어리를 제거하도록 구성되고 이에 의해 상기 액체 흐름에서 오염물질의 부피는 상기 처리 구역의 입구에서 보다 상기 처리 구역의 출구에서 더 작은 부피이다. 일부 실시 예에서, 액체 흐름은 더 큰 액체 공급원으로부터 유래하고, 채널 가이드 및 나노버블 확산기 시스템은 더 큰 액체 공급원에서 부유하는 선박과 작동 가능하게 결합된다. 일부 실시 예에서, 액체 흐름은 더 큰 액체 공급원으로부터 유래하고, 채널을 통과하는 액체 흐름의 속도는 더 큰 액체 공급원을 통과하는 채널의 이동에 의해 정의되고, 나노버블 확산기 시스템에 대한 스키머 카세트의 위치는 나노버블의 상승 속도, 채널을 통과하는 액체 흐름의 속도 및 깊이에 의해 정의된다. 일부 실시 예에서, 처리 시스템은 나노버블 확산기 시스템으로부터 액체 흐름의 하류 방향으로 처리 구역의 바닥에 근접하게 위치하는 더 큰 버블 확산기 시스템이 추가로 구성되고, 상기 더 큰 버블 확산기 시스템은 복수의 큰 버블을 확산시키도록 구성되고 이에 의해 상기 복수의 큰 버블은 상기 나노버블과 오염물질 덩어리의 상승 속도를 증가시키기 위해 큰 버블의 부유하는 블랭킷을 생성한다. 일부 실시 예에서, 스키머 카세트 어셈블리에 대한 나노버블 확산 시스템의 간격은 나노버블과 오염물질의 덩어리의 상승 속도에 기반한다. 일부 실시 예에서, 스키머 카세트 어셈블리는 스키머 구동장치와 결합한 스키머 블레이드를 포함하고 이에 의해 상기 스키머 구동장치는 액체 흐름에 대한 상대적인 이동으로 상기 스키머 블레이드를 이동시키도록 구성되고, 상기 스키머 블레이드의 상대적인 이동은 상기 액체 흐름과 반대 방향이고, 상기 스키머 블레이드는 상기 액체 흐름의 표면에서부터 상기 스키밍 깊이까지 연장되도록 구성되고 이에 의해 상기 스키머 블레이드는 나노버블과 오염물질의 덩어리를 결합하고 상기 액체 흐름에 대해 반대 방향으로 상기 액체 흐름에서 오염물질을 이동시킨다. 일부 실시 예에서, 스키머 카세트 어셈블리는 경사진 비치(beach) 표면을 갖는 스키머 비치 어셈블리를 더 포함하고 이에 의해 오염물질은 스키머 블레이드가 상기 경사진 비치 표면 위로 이동하면서 상기 경사진 비치 표면 위로 그리고 액체 흐름 밖으로 이동된다. 일부 실시 예에서, 스키머 어셈블리는 경사진 비치 표면에 오거 채널(augur channel)을 더 포함하고 오염물질은 스키머 블레이드가 경사진 비치 표면 위로 이동하면서 상기 오거 채널에 침전되고, 상기 오거 채널에 위치한 오거(augur)는 상기 오거 채널로부터 상기 오염물질을 제거하고, 처리 구역에서 난류를 억제하기 위해 상기 스키머 비치 어셈블리의 선단 가장자리에 형성된 파도 억제 가장자리를 포함한다.In one exemplary embodiment, a treatment system is provided for removing contaminants from a liquid stream comprising (a) a channel and a treatment zone defined by a depth, wherein the treatment system is configured to direct the liquid stream from an inlet to an outlet of the treatment area. a channel defined by one or more channel guides is configured, the liquid stream comprises a contaminant having a positive charge, and a nanobubble diffuser system is configured to submerge the liquid stream to a depth, wherein the depth is the defining a bottom of a treatment zone, wherein the nanobubble diffuser system is configured to diffuse a plurality of nanobubbles having a negative charge into the liquid stream, whereby the nanobubbles adhere to the contaminant, such as nanobubbles and clumps of contaminants. wherein the mass of nanobubbles and contaminants is urged to float towards the surface of the liquid stream in the treatment zone, and a skimmer cassette assembly is configured to remove the mass of nanobubbles and contaminants from the liquid stream, thereby The volume of contaminants in the liquid stream is a smaller volume at the outlet of the treatment zone than at the inlet of the treatment zone. In some embodiments, the liquid flow is from a larger liquid source, and the channel guide and nanobubble diffuser system is operatively coupled with a vessel floating in the larger liquid source. In some embodiments, the liquid flow is from a larger liquid source, the velocity of the liquid flow through the channel is defined by movement of the channel through the larger liquid source, and the position of the skimmer cassette relative to the nanobubble diffuser system. is defined by the rate of rise of the nanobubbles, the velocity and depth of the liquid flow through the channel. In some embodiments, the treatment system further comprises a larger bubble diffuser system positioned proximate the bottom of the treatment zone in a downstream direction of the liquid flow from the nanobubble diffuser system, wherein the larger bubble diffuser system comprises a plurality of large bubbles. is configured to diffuse, whereby the plurality of large bubbles creates a floating blanket of large bubbles to increase the rate of rise of the nanobubbles and contaminant masses. In some embodiments, the spacing of the nanobubble diffusion system to the skimmer cassette assembly is based on the rate of rise of the nanobubbles and contaminant agglomerates. In some embodiments, the skimmer cassette assembly includes a skimmer blade engaged with a skimmer drive, whereby the skimmer drive is configured to move the skimmer blade in a movement relative to the liquid flow, wherein the relative movement of the skimmer blade is opposite to the liquid flow, the skimmer blades configured to extend from a surface of the liquid flow to the skimming depth whereby the skimmer blades bind nanobubbles and clumps of contaminants in a direction opposite to the liquid flow Displace contaminants in the liquid stream. In some embodiments, the skimmer cassette assembly further comprises a skimmer beach assembly having an inclined beach surface whereby contaminants flow over the inclined beach surface and liquid as the skimmer blade moves over the inclined beach surface. is moved out In some embodiments, the skimmer assembly further comprises an auger channel in the inclined beach surface and contaminants are deposited in the auger channel as the skimmer blade moves over the inclined beach surface, the auger positioned in the auger channel ( augur) includes a wave containment edge formed at the leading edge of the skimmer beach assembly to remove the contaminants from the auger channel and to contain turbulence in the processing zone.

일부 실시 예에서, 처리 시스템은 액체 흐름에 복수의 오염물질을 더 포함하고, 하나 이상의 쓰레기 스크린은 나노버블 확산기 시스템으로부터 상류 방향에 위치하고 이에 의해 하나 이상의 쓰레기 스크린은 상기 액체 흐름으로부터 큰 오염물질의 일부를 제거하고, 하나 이상의 밴드 스크린 또는 드럼 스크린은 상기 나노버블 확산기 시스템의 하류 방향에 위치하고 이에 의해 하나 이상의 밴드 필터는 상기 액체 흐름에서 상기 오염물질을 추가로 제거한다.In some embodiments, the treatment system further comprises a plurality of contaminants in the liquid stream, wherein the one or more waste screens are positioned upstream from the nanobubble diffuser system, whereby the one or more waste screens are disposed of a portion of the large contaminants from the liquid stream. and one or more band screens or drum screens are positioned downstream of the nanobubble diffuser system whereby one or more band filters further remove the contaminants from the liquid stream.

일부 실시 예에서, 액체 흐름의 체적 흐름 속도는 처리 구역의 채널의 각 미터 너비 및 상기 처리 구역의 각 미터 깊이에 대해 약 1 m­3/s 보다 크고, 상기 처리 구역의 출구에서 액체 흐름 내의 오염물질의 부피는 상기 처리 구역의 입구에서 액체 흐름 내의 오염물질 보다 부피가 50% 이상 작다. 일부 실시 예에서, 처리 구역의 깊이는 약 5m 이다. 일부 실시 예에서, 오염물질은 약 25.0 mm 보다 작은 크기를 갖는 마이크로플라스틱을 포함한다.In some embodiments, the volumetric flow rate of the liquid stream is greater than about 1 m 3 /s for each meter width of a channel of the treatment zone and for each meter depth of the treatment zone, and wherein the contaminants in the liquid stream at the outlet of the treatment zone are greater than about 1 m 3 /s. The volume of is at least 50% less in volume than the contaminants in the liquid stream at the inlet of the treatment zone. In some embodiments, the depth of the treatment zone is about 5 m. In some embodiments, the contaminants include microplastics having a size less than about 25.0 mm.

일부 실시 예에서, 액체 흐름의 체적 흐름 속도는 처리 구역의 채널의 각 미터 너비 및 상기 처리 구역의 각 미터 깊이에 대해 약 3 m3/s 보다 크고, 오염물질은 25.0 mm 보다 작은 크기를 갖는 마이크로플라스틱을 포함하고, 상기 처리 구역의 출구에서 액체 흐름 내의 오염물질의 부피는 상기 처리 구역의 출구에서 액체 흐름 내의 오염물질 보다 부피가 90 % 이상 작다. 일부 실시 예에서, 처리 구역의 깊이는 약 5 m이다. 일부 실시 예에서, 오염물질은 약 25.0 mm 보다 작은 크기를 갖는 마이크로플라스틱을 포함한다.In some embodiments, the volumetric flow rate of the liquid flow is greater than about 3 m 3 /s for each meter width of a channel of the treatment zone and for each meter depth of the treatment zone, and the contaminants are microscopically sized less than 25.0 mm. and wherein the volume of contaminants in the liquid stream at the outlet of the treatment zone is at least 90% less in volume than the contaminants in the liquid stream at the outlet of the treatment zone, comprising plastic. In some embodiments, the depth of the treatment zone is about 5 m. In some embodiments, the contaminants include microplastics having a size less than about 25.0 mm.

예시적인 일 실시 예에서, 액체 흐름을 여과하기 위한 액체 처리 시스템과 함께 사용하기 위한 부유하는 스키머 카세트 어셈블리는 하나 이상의 스키머 카세트 폰툰에 작동 가능하게 결합된 스키머 블레이드를 포함하여 제공되고 이에 의해 상기 스키머 블레이드는 액체 흐름의 표면 가까이에 위치하고, 상기 스키머 블레이드는 스키머 구동장치와 작동 가능하게 결합되고 이에 의해 상기 스키머 구동장치는 상기 액체 흐름에 대해 상대적 이동으로 상기 스키머 블레이드를 이동시키도록 구성되고, 상기 스키머 블레이드의 상대적 이동은 상기 액체 흐름에 대해 반대 방향이고, 상기 스키머 블레이드는 상기 액체 흐름의 표면에서부터 스키밍 깊이까지 연장되도록 구성되고 이에 의해 상기 스키머 블레이드는 상기 스키밍 깊이에서 액체 흐름으로부터 오염물질을 결합하고 상기 액체 흐름의 반대 방향으로 상기 액체 흐름 내의 오염물질을 이동시킨다. 일부 실시 예에서, 부유하는 스키머 카세트 어셈블리는 경사진 비치 표면을 갖는 스키머 비치 어셈블리를 더 포함하고 이에 의해 오염물질은 스키머 블레이드가 경사진 비치 표면 위로 이동하면서 액체 흐름에 대해 반대 방향으로, 경사진 비치 표면 위로 그리고 액체 흐름 밖으로 이동된다. 일부 실시 예에서, 스키머 비치 어셈블리는 스키머 블레이드가 경사진 비치 표면 위로 이동하면서 오염물질이 오거 채널에 침전되도록 하는 경사진 비치 표면 내의 오거 채널, 상기 오거 채널에 위치하고 상기 오거 채널로부터 오염물질을 제거하도록 구성된 오거, 및 액체 흐름 내의 난류를 억제하기 위해 부유하는 스키머 비치 어셈블리의 선단 가장자리에 형성된 파도 억제 가장자리를 더 포함한다.In one exemplary embodiment, a floating skimmer cassette assembly for use with a liquid treatment system for filtering a liquid stream is provided comprising a skimmer blade operatively coupled to one or more skimmer cassette pontoons, whereby the skimmer blade is positioned proximate to the surface of the liquid stream, the skimmer blade operatively coupled with a skimmer drive, whereby the skimmer drive is configured to move the skimmer blade in relative movement relative to the liquid stream, the skimmer blade the relative movement of is in the opposite direction to the liquid flow, wherein the skimmer blade is configured to extend from a surface of the liquid stream to a skimming depth whereby the skimmer blade binds contaminants from the liquid stream at the skimming depth and the liquid It moves contaminants in the liquid stream in the opposite direction of the flow. In some embodiments, the floating skimmer cassette assembly further comprises a skimmer beach assembly having a sloped beach surface whereby contaminants are transported in a direction opposite to the liquid flow as the skimmer blades move over the sloped beach surface, in a direction opposite to the liquid flow. It moves over the surface and out of the liquid stream. In some embodiments, the skimmer beach assembly comprises an auger channel in the inclined beach surface that causes contaminants to settle in the auger channel as the skimmer blades move over the inclined beach surface, the auger channel being positioned in the auger channel and configured to remove contaminants from the auger channel and an auger configured, and a wave containment edge formed at the leading edge of the floating skimmer beach assembly to suppress turbulence in the liquid flow.

예시적인 일 실시 예에서, 처리 구역의 입구에서 처리 구역의 출구로 액체 흐름을 보내도록 구성된 하나 이상의 채널 가이드에 의해 정의되는 채널 너비, 깊이 및 길이에 의해 정의되는 처리구역을 포함하는 액체 흐름에서 오염물질을 제거하기 위한 변경 가능한 액체 처리 시스템이 제공되고, 나노버블 확산기 시스템은 액체 흐름의 상기 깊이까지 잠기도록 구성되고, 상기 깊이는 상기 처리 구역의 바닥을 정의하고, 스키머 카세트 어셈블리는 처리구역의 입구로부터 위치에 있고 처리 구역의 길이를 정의하고, 액체 흐름은 양전하를 갖는 오염물질을 포함하고, 상기 액체 흐름은 음전하를 갖는 나노버블을 액체 흐름에 확산시키도록 구성되고 이에 의해 나노버블이 나노버블과 오염물질의 덩어리에 부착되고 상기 나노버블과 오염물질의 덩어리는 처리 구역 내의 액체 흐름의 표면을 향해 부유하도록 촉구되고, 상기 스키머 카세트 어셈블리는 상기 나노버블과 오염물질의 덩어리를 액체 흐름에서 제거하도록 구성되고 이에 의해 상기 액체 흐름 내의 오염물질의 부피가 상기 처리 구역의 입구에서보다 상기 처리 구역의 출구에서 더 작은 부피이다. 일부 실시 예에서, 나노버블 확산기 시스템에 대한 스키머 카세트 어셈블리의 위치는 나노버블의 상승 속도, 채널 너비를 통과하는 액체 흐름의 액체 흐름 속도 및 깊이에 의해 정의된다. 일부 실시 예에서, 액체 흐름은 처리 구역의 채널 너비의 각 미터 및 상기 처리 구역의 각 미터 깊이에 대해 약 1 m3/s 보다 큰 체적 흐름 속도로 흐른다. 일부 실시 예에서, 액체 흐름은 처리 구역의 채널 너비의 각 미터 및 상기 처리 구역의 각 미터 깊이에 대해 약 3 m3/s 보다 큰 체적 흐름 속도로 흐른다. 일부 실시 예에서, 액체 흐름은 처리 구역의 채널 너비의 각 미터 및 상기 처리 구역의 각 미터 깊이에 대해 약 1 m3/s 보다 큰 체적 흐름 속도로 흐르고, 오염물질은 약 25.0 mm 미만의 크기를 갖는 마이크로플라스틱을 포함하고, 액체 흐름에서 오염물질의 부피는 상기 처리 구역의 입구에서 보다 상기 처리 구역의 출구에서 부피가 약 50 % 이상 작다. 일부 실시 예에서, 상기 액체 흐름은 처리 구역의 채널 너비의 각 미터 및 상기 처리 구역의 각 미터 깊이에 대해 약 3 m3/s 보다 큰 체적 흐름 속도로 흐르고, 오염물질은 약 25.0 mm 이하의 크기를 갖는 마이크로플라스틱을 포함하고, 액체 흐름에서 오염물질의 부피는 상기 처리 구역의 입구에서 보다 상기 처리 구역의 출구에서 부피가 약 90 % 이상 작다.In one exemplary embodiment, contamination in a liquid stream comprising a treatment zone defined by a channel width, depth and length defined by one or more channel guides configured to direct a liquid flow from an inlet of the treatment zone to an outlet of the treatment zone A configurable liquid handling system for removing material is provided, wherein the nanobubble diffuser system is configured to submerge to said depth of a flow of liquid, said depth defining a bottom of said processing zone, and wherein a skimmer cassette assembly is an inlet of said processing zone. wherein the liquid stream comprises a contaminant having a positive charge and wherein the liquid stream is configured to diffuse negatively charged nanobubbles into the liquid stream, whereby the nanobubbles and the nanobubbles Adhering to a mass of contaminant and wherein said nanobubbles and mass of contaminant are urged to float toward a surface of a liquid stream within a treatment zone, said skimmer cassette assembly configured to remove said nanobubbles and mass of contaminant from said liquid stream and thereby the volume of contaminants in the liquid stream is a smaller volume at the outlet of the treatment zone than at the inlet of the treatment zone. In some embodiments, the position of the skimmer cassette assembly relative to the nanobubble diffuser system is defined by the rate of rise of the nanobubbles, the liquid flow rate and depth of the liquid flow through the channel width. In some embodiments, the liquid flow flows at a volumetric flow rate greater than about 1 m 3 /s for each meter of channel width of the treatment zone and for each meter depth of the treatment zone. In some embodiments, the liquid flow flows at a volumetric flow rate greater than about 3 m 3 /s for each meter of channel width of the treatment zone and for each meter depth of the treatment zone. In some embodiments, the liquid flow flows at a volumetric flow rate greater than about 1 m 3 /s for each meter of channel width of the treatment zone and for each meter depth of the treatment zone, the contaminant having a size of less than about 25.0 mm. wherein the volume of the contaminant in the liquid stream is at least about 50% less in volume at the outlet of the treatment zone than at the inlet of the treatment zone. In some embodiments, the liquid stream flows at a volumetric flow rate greater than about 3 m 3 /s for each meter of channel width of the treatment zone and for each meter depth of the treatment zone, the contaminant having a size of about 25.0 mm or less. wherein the volume of the contaminant in the liquid stream is at least about 90% less in volume at the outlet of the treatment zone than at the inlet of the treatment zone.

예시적인 일 실시 예에서, 오염물질로 오염된 물이 제거될 수 있는 하나 이상의 채널을 형성하는 두 개 이상의 선체를 포함하는 여과 선박이 제공되고, 나노버블 확산기 시스템을 포함하는 상기 여과 선박은 상기 오염물질에 마이크로버블을 부착하고 오염물질과 나노버블의 덩어리를 생성하기 위해 두 개 이상의 선체 사이에서 흐르는 채널 물 흐름으로 공기의 나노버블을 확산시키도록 구성되고, 상기 두 개 이상의 선체는 하나 이상의 채널을 정의하고, 더 큰 버블 확산기 시스템은 상기 오염물질과 나노버블의 덩어리의 상승 속도를 증가시키기 위해 상기 나노버블 확산기 시스템의 하류 지점에서 더 큰 공기 버블의 블랭킷을 확산시키도록 구성되고, 여기서 더 큰 버블의 상기 블랭킷에 대한 분산된 오염물질과 나노버블의 덩어리의 비는 상기 오염물질과 나노버블의 덩어리의 상승 속도를 조절하고 제어하기 위해 변화되고 제어될 수 있다. 일부 실시 예에서, 여과 선박은 하나 이상의 채널 내에 위치하는 하나 이상의 부유하는 스키머 카세트 어셈블리를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 부유하는 스키머 카세트 어셈블리는 나노버블 확산기 시스템의 하류에 위치하고, 그리고 상기 하나 이상의 부유하는 스키머 카세트 어셈블리 각각은 다음을 포함한다: 수면에서 오염물질을 걷어내기 위해 회전 동력(motivity)을 갖는 하나 이상의 체인 상에 장착된 복수의 스키머 블레이드, 하나 이상의 부유하는 스키머 카세트 어셈블리를 수면 상에 부유시키도록 구성된 부유하는 스키머 카세트 어셈블리의 지지 구조 상에 장착된 하나 이상의 폰툰, 탈지된(skimmed) 오염물질을 수용하고 탈수시키기 위한 스키머 비치, 및 공기 부유 발생을 위한 정지 처리 구역을 생성하기 위해 유입되는 물의 파도를 억제하기 위한 스키머 비치의 선도 가장자리로 형성된 파도 억제 가장자리.In one exemplary embodiment, there is provided a filtration vessel comprising at least two hulls defining one or more channels through which water contaminated with contaminants may be removed, the filtration vessel comprising a nanobubble diffuser system wherein the contaminant water may be removed. and dispersing nanobubbles of air into a channel water stream flowing between two or more hulls to attach microbubbles to the material and create a mass of contaminants and nanobubbles, wherein the two or more hulls form a mass of contaminants and nanobubbles. define, wherein the larger bubble diffuser system is configured to diffuse a blanket of larger air bubbles at a point downstream of the nanobubble diffuser system to increase the rate of rise of the mass of contaminants and nanobubbles, wherein the larger bubbles The ratio of the mass of dispersed contaminants and nanobubbles to the blanket of . In some embodiments, the filtering vessel further comprises one or more floating skimmer cassette assemblies located within one or more channels, wherein the one or more floating skimmer cassette assemblies are located downstream of the nanobubble diffuser system, and wherein the one or more floating skimmer cassette assemblies are located downstream of the nanobubble diffuser system. Each of the skimmer cassette assemblies includes: a plurality of skimmer blades mounted on one or more chains having rotational motivity to remove contaminants from the water surface, and floating one or more floating skimmer cassette assemblies on the water surface. one or more pontoons mounted on the support structure of a floating skimmer cassette assembly configured to A wave suppression edge formed by the leading edge of a skimmer beach to suppress waves.

일부 실시 예에서, 오염물질은 약 25.0 mm 이하의 크기를 갖는 마이크로플라스틱, 약 25.0 mm 이상의 크기를 갖는 다른 오염물질을 포함하고, 그리고 액체는 수성(water-based) 액체를 포함한다.In some embodiments, the contaminants include microplastics having a size of about 25.0 mm or less, other contaminants having a size of about 25.0 mm or greater, and the liquid includes a water-based liquid.

일부 실시 예에서, 오염물질은 약 2.0 mm 이하의 크기를 갖는 마이크로플라스틱을 포함하고, 액체는 수성 액체를 포함한다.In some embodiments, the contaminant comprises microplastics having a size of about 2.0 mm or less, and the liquid comprises an aqueous liquid.

본 명세서에 개시된 기술의 다른 목적, 특징, 및 이점은 첨부된 도면과 함께 다음의 실시 예의 상세한 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.Other objects, features, and advantages of the technology disclosed herein will become more apparent from the following detailed description of the embodiments in conjunction with the accompanying drawings.

상술한 본 발명의 다른 이점 및 특징이 얻어지는 방식을 위해, 첨부된 도면에 도시된 구체적인 실시 예를 참조하여 위에서 간략하게 설명된 본 발명에 대한 보다 구체적인 설명이 제공될 것이다. 이러한 도면은 본 발명의 전형적인 실시 예만을 도시하고 따라서 그 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 이해하고, 본 발명은 첨부 도면의 이용을 통해 추가의 구체적이고 상세하게 기술되고 설명될 것이다:
여기에 개시된 방법 및 장치에 대한 보다 완벽한 이해는 첨부 도면과 함께 다음의 상세한 설명을 참조하여 얻을 수 있고, 여기서:
도 1a는 부유 스키머 카세트(16)와 밴드 스크린(50) 프로세스를 통과하는 흐름이 통합된 선체-내 용존 공기 부유 프로세스 및 자동-세척 쓰레기 스크린(3)이 구비된 해양 선박의 우현 프로파일(profile) 개략도를 도시한다;
도 1b는 도 1a의 실시 예의 절단 부분(cut-away portion)을 도시한다;
도 2는 컨베이어(conveyor)(5, 10), 폐기물 압축기/포장기 또는 압출기(13), 선적 컨테이너(15), 데크 크레인(crane)(7) 등과 함께 1차 여과 프로세스에 사용되는 격벽(23) 및/또는 폰툰(24) 사이에 위치하는 자동-세척 쓰레기 스크린(3) 및 여과 선박의 메인 데크(main deck)의 개략적인 평면도를 도시한다;
도 3은 자동-세척 스크린 및 부유 스키머(16)가 구비된 채널, 나노버블 분배 매니폴드(18), 더 큰 버블 분배 매니폴드(22), 및 밴드 스크린(50)을 통과하는 흐름 등을 보여주는 여과 선박의 데크 아래의 횡단 평면도를 도시한다;
도 4는 부유 스키머 카세트(16)를 보여주고, 또한 밴드 필터(50)을 통과하는 흐름, 나노버블 분배 매니폴드(18) 및 더 큰 버블 분배 매니폴드(22)를 보여주는 자동-세척 미세 스크린 뒤의 수평 단면의 여과 선박의 선수(bow) 프로파일 개략도를 도시한다;
도 5a는 부유 폰툰(25) 및 스키머 블레이드(26)가 구비된 부유 스키머 카세트(16) 어셈블리의 정면도를 도시한다;
도 5b는 부유 폰툰(25) 및 스키머 블레이드(26)가 구비된 부유 스키머 어셈블리(16) 어셈블리의 측면도를 도시한다;
도 6은 부유 스키머 카세트 어셈블리(16) 리프트 메커니즘(lift mechanism)을 도시한다;
도 7은 스키머 비치-오거 하우징(housing)의 개략도를 도시한다;
도 8은 자동-세척 쓰레기 스크린(3), 데크 크레인(7), 선수 크레인(8) 및 수생 생물 저지 시스템(1, 2) 등을 보여주는 여과 선박의 3차원 도면을 도시한다;
도 9는 용존 공기 부유 프로세스의 예시적인 실시 예에서 나노버블, 더 큰 버블 및 오염물질의 상호작용을 도시한다;
도 10은 마이크로버블 및 미세 버블과 비교한 나노버블의 크기의 비교 예를 제공한다;
도 11은 수중 마이크로플라스틱과 같은 오염물질 입자에 대한 나노버블의 표면 전하 인력을 도시한다;
도 12a는 처리 시스템의 실시 예에 대해 정의된 바와 같은 예시적인 처리 구역의 예시를 제공한다;
도 12b 및 도 12c는 흐름 속도(채널 흐름), 상승 속도, 깊이, 너비 및 처리 (부유) 구역 길이 사이에 예시적인 관계의 영향에 대한 그래픽 예시를 제공한다;
도 12d는 전형적인 처리 (부유) 구역 및 처리 구역 길이 및 처리 부피에 대한 상이한 흐름 속도의 영향의 예시를 제공한다;
도 13a 및 도 13b는 0.25 m/sec의 버블 상승 속도일 때 흐름 속도와 처리 (부유) 구역의 길이 및 깊이 사이의 예시적인 관계를 예시한다;
도 14a 및 14b는 0.4 m/sec의 버블 상승 속도일 때 흐름 속도와 처리 (부유) 구역의 길이 및 깊이 사이의 예시적인 관계를 예시한다;
도 15a 내지 15d는 다양한 채널 흐름 속도, 채널 깊이 및 0.25 m/sec의 버블 상승 속도에서 예시적인 오염물질 제거 효율을 예시한다;
도 16a 및 16b는 다양한 채널 흐름 속도, 채널 깊이 및 0.4 m/sec의 버블 상승 속도에서 예시적인 오염물질 제거 효율을 예시한다; 그리고
도 17a 내지 17c는 액체 처리 시스템의 예시적인 실시 예에 대한 다양한 액체 흐름 속도에서 예시적인 제거 효율을 예시한다.
A more specific description of the invention briefly described above will be provided with reference to specific embodiments shown in the accompanying drawings, in which manner the other advantages and features of the invention described above are obtained. It is understood that these drawings illustrate only typical embodiments of the invention and are therefore not to be considered limiting of its scope, the invention will be described and explained in further detail and detail through the use of the accompanying drawings:
A more complete understanding of the methods and apparatus disclosed herein may be obtained by reference to the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings, wherein:
1a is a starboard profile of a marine vessel equipped with an in-hull dissolved air flotation process and self-cleaning garbage screen 3 with integrated flow through the floatation skimmer cassette 16 and band screen 50 process. shows a schematic;
1B shows a cut-away portion of the embodiment of FIG. 1A;
2 shows bulkheads 23 used in the primary filtration process with conveyors 5 and 10, waste compactors/packers or extruders 13, shipping containers 15, deck cranes 7, etc. and/or shows a schematic plan view of the main deck of the filtering vessel and the self-cleaning waste screen 3 positioned between the pontoons 24 ;
3 shows a channel equipped with a self-cleaning screen and floatation skimmer 16 , a nanobubble distribution manifold 18 , a larger bubble distribution manifold 22 , and flow through a band screen 50 , etc. shows a transverse plan view under the deck of a filtering vessel;
4 shows the flotation skimmer cassette 16 and also behind the self-cleaning fine screen showing the flow through the band filter 50 , the nanobubble distribution manifold 18 and the larger bubble distribution manifold 22 . shows a schematic diagram of the bow profile of a filtering vessel in a horizontal cross section;
5a shows a front view of the floating skimmer cassette 16 assembly with the floating pontoon 25 and the skimmer blade 26;
Figure 5b shows a side view of the floating skimmer assembly 16 assembly with the floating pontoon 25 and the skimmer blades 26;
6 shows the floating skimmer cassette assembly 16 lift mechanism;
7 shows a schematic view of a skimmer beach-auger housing;
8 shows a three-dimensional view of the filtering vessel showing the self-cleaning garbage screen 3 , the deck crane 7 , the bow crane 8 and the aquatic life containment system 1 , 2 , etc.;
9 depicts the interaction of nanobubbles, larger bubbles and contaminants in an exemplary embodiment of a dissolved air flotation process;
10 provides a comparative example of the size of microbubbles and nanobubbles compared to microbubbles;
11 depicts the surface charge attraction of nanobubbles on contaminant particles such as microplastics in water;
12A provides an illustration of an exemplary treatment zone as defined for an embodiment of a treatment system;
12B and 12C provide graphical illustrations of the effect of exemplary relationships between flow rate (channel flow), ascent rate, depth, width, and treatment (float) zone length;
12D provides an illustration of a typical treatment (floating) zone and the effect of different flow rates on treatment zone length and treatment volume;
13A and 13B illustrate an exemplary relationship between the flow rate and the length and depth of the treatment (float) zone at a bubble rise rate of 0.25 m/sec;
14A and 14B illustrate an exemplary relationship between the flow rate and the length and depth of the treatment (float) zone at a bubble rise rate of 0.4 m/sec;
15A-15D illustrate exemplary contaminant removal efficiencies at various channel flow rates, channel depths, and bubble rise rates of 0.25 m/sec;
16A and 16B illustrate exemplary contaminant removal efficiencies at various channel flow rates, channel depths, and bubble rise rates of 0.4 m/sec; And
17A-17C illustrate exemplary removal efficiencies at various liquid flow rates for an exemplary embodiment of a liquid handling system.

액체 흐름에서 오염물질의 제거를 위한 시스템 및 방법은 이제 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 다음의 설명은 물에서 마이크로플라스틱과 같은 오염물질을 제거하는 처리 시스템에 초점을 맞추고 있지만, 여기에 개시된 시스템 및 방법은 폭넓게 적용할 수 있다고 이해해야 한다. 예를 들어, 여기에 설명된 처리 시스템은 기름 및 그리스(grease)와 같은 다른 오염물질 또는 다른 액체와 함께 쉽게 사용될 수 있다. 아래에 설명된 특정 예시적인 실시 예에도 불구하고, 당업자에 의해 구상되는 그러한 모든 변형 및 수정은 본 개시의 범위 내에 속하는 것으로 의도된다.A system and method for the removal of contaminants from a liquid stream will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Although the following description focuses on treatment systems for removing contaminants, such as microplastics, from water, it should be understood that the systems and methods disclosed herein have broad applicability. For example, the treatment systems described herein can be readily used with other liquids or other contaminants such as oils and greases. Notwithstanding the specific exemplary embodiments described below, all such variations and modifications envisioned by those skilled in the art are intended to fall within the scope of the present disclosure.

액체로부터 오염물질 제거를 위한 처리 시스템의 예시적인 실시 예는 일반적으로 액체 처리 구역을 물리적으로 정의하기 위한 수단, 액체 처리 시스템으로 버블을 확산시키는 수단 및 버블에 의해 영향을 받아 상기 처리 구역의 표면 근처에서 상승된 오염물질을 제거하기 위한 수단을 포함한다. 작동 실시 예에서, 처리 시스템이 액체 흐름과 함께 사용될 때, 액체 흐름의 오염물질의 부피는 처리 구역의 입구에서 보다 처리 구역의 출구에서 부피가 더 작은 부피이다.Exemplary embodiments of a treatment system for the removal of contaminants from a liquid generally include means for physically defining a liquid treatment zone, means for diffusing bubbles into the liquid treatment system and near the surface of the treatment zone as effected by the bubbles. means for removing contaminants elevated from the In an operational embodiment, when the treatment system is used with a liquid stream, the volume of contaminants in the liquid stream is a smaller volume at the outlet of the treatment zone than at the inlet of the treatment zone.

액체 처리 구역을 정의하기 위한 수단은 액체 처리 영역을 정의하기 위한 모든 물리적 또는 관계적 기준(relational benchmark)일 수 있다. 일부 실시 예에서, 액체 처리 구역을 정의하기 위한 수단은 액체 본체(body)에 처리 구성요소를 배치함으로써 이루어진다. 예를 들면, 처리 구역은 액체 본체에 버블 확산기의 배치에 의해 정의될 수 있고 버블 확산기에 의해 영향을 받은 액체의 영역은 처리 구역을 정의한다. 일부 실시 예에서, 처리 구역은 액체의 채널 및 버블 확산기의 깊이에 의해 정의된다. 일부 실시 예에서, 채널은 채널 너비를 정의하는 하나 이상의 채널 가이드에 의해 정의되고 처리 구역의 입구에서 처리 구역의 출구까지 액체 흐름을 보내도록 구성된다.The means for defining the liquid treatment zone may be any physical or relational benchmark for defining the liquid treatment zone. In some embodiments, the means for defining a liquid treatment zone is by disposing a treatment component in a liquid body. For example, a treatment zone may be defined by placement of a bubble diffuser in a body of liquid and the region of liquid affected by the bubble diffuser defines a treatment zone. In some embodiments, the treatment zone is defined by a channel of liquid and a depth of a bubble diffuser. In some embodiments, a channel is defined by one or more channel guides defining a channel width and is configured to direct a flow of liquid from an inlet of the treatment zone to an outlet of the treatment zone.

버블을 확산시키기 위한 수단은 버블을 액체로 방출하는 모든 방법을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 버블을 액체 처리 구역으로 확산시키기 위한 수단은 물 및 폐수 처리 시설에서 흔히 볼 수 있는 버블 확산기 시스템, 또는 버블 확산기이다. 일부 실시 예에서, 버블 확산기는 음전하를 갖는 나노버블을 액체 흐름에 확산시키도록 구성된 나노버블 확산기이고 이에 의해 나노버블이 양으로 대전된 오염물질에 이끌려 부착되고 나노버블 및 오염물질은 처리 구역에서 액체 흐름의 표면을 향하도록 촉구된다. 개시된 처리시스템에 사용하기 위해, 버블 확산기가 장착된 플랫폼을 수용하기 위한 일부 수정이 필요할 수 있다. 예를 들어, 버블 확산기는 소금물에서 작동하도록 구성될 필요가 있을 수 있고 확산기는 부유하는 선박에서 액체 흐름에 잠기도록 구성될 필요가 있을 수 있다.The means for diffusing the bubble may include any method of discharging the bubble into a liquid. In some embodiments, the means for diffusing bubbles into the liquid treatment zone is a bubble diffuser system, or bubble diffuser, commonly found in water and wastewater treatment facilities. In some embodiments, the bubble diffuser is a nanobubble diffuser configured to diffuse negatively charged nanobubbles into a liquid stream whereby the nanobubbles are attracted to and adhere to the positively charged contaminant and the nanobubbles and contaminants are removed from the liquid in the treatment zone. It is urged to face the surface of the flow. For use in the disclosed treatment system, some modifications may be necessary to accommodate a platform equipped with a bubble diffuser. For example, a bubble diffuser may need to be configured to operate in brine and the diffuser may need to be configured to be submerged in a flow of liquid in a floating vessel.

버블에 의해 영향을 받아 처리 구역의 표면 근처에서 상승되는 오염물질을 제거하기 위한 수단은 임의의 수단 또는 오염물질을 걷어 내거나, 끌어당기거나 또는 그렇지 않으면 제거하는 것일 수 있다. 일부 실시 예에서, 부유 스키머 카세트 어셈블리와 같은 스키머 시스템은 액체 표면 근처에서 오염물질을 물리적으로 포획하고 제거하기 위해 액체 표면 근처에 위치한다.The means for removing contaminants effected by the bubbles and raised near the surface of the treatment zone may be any means or to scoop, attract or otherwise remove contaminants. In some embodiments, a skimmer system, such as a floating skimmer cassette assembly, is positioned near the liquid surface to physically trap and remove contaminants near the liquid surface.

도 1a는 부유하는 선박을 포함하는 처리 시스템(100)의 예시적인 실시 예를 예시한다. 도시된 바와 같이, 이 선박은 일반적으로 방향 D로 이동하여 상기 선박 아래에 액체 흐름을 생성한다. 선체(24)는 처리 구역의 측면을 정의하고 버블 확산기 매니폴드(18, 22)는 상기 처리 구역의 바닥을 정의하는 깊이에 위치한다. 스키머 카세트(16)는 액체 표면 근처로부터 오염물질을 포획하고 제거하도록 구성된다.1A illustrates an exemplary embodiment of a processing system 100 including a floating vessel. As shown, the vessel is generally moving in direction D to create a flow of liquid below the vessel. The hull 24 defines the sides of the treatment zone and the bubble diffuser manifolds 18 and 22 are located at a depth defining the bottom of the treatment zone. The skimmer cassette 16 is configured to trap and remove contaminants from near the liquid surface.

도 1b는 도 1a의 예시적인 실시 예의 절단 부분 A를 더 상세하게 도시한다. 도 1B는 처리 구역, 버블 확산기 및 스키머의 예시적인 실시예를 예시한다.FIG. 1B shows a cutaway portion A of the exemplary embodiment of FIG. 1A in greater detail. 1B illustrates an exemplary embodiment of a treatment zone, bubble spreader and skimmer.

처리 구역은 일반적으로 액체에 대한 채널의 깊이, 너비 및 길이로 정의된다. 액체 표면에서 버블 확산기 시스템의 오리피스, 여기서는 나노버블 확산기 매니폴드(18) 까지의 액체 깊이를 나타내는 깊이 D가 표시된다. 상기 채널의 길이는 일반적으로 상기 처리 구역으로의 액체 유입 사이의 길이, 여기서는 나노버블 확산기 매니폴드(18)에서 마지막 스키머(미도시)의 끝과 같은 마지막 오염물질 제거까지의 길이를 포함한다. 처리 구역의 너비는 일반적으로 선박의 선체 또는 다른 흐름 분할기(dividers) 사이와 같은 흐름 채널의 너비에 의해 정의되는 채널 너비이다.A treatment zone is generally defined as the depth, width and length of a channel for the liquid. Depth D is marked, representing the liquid depth from the liquid surface to the orifice of the bubble diffuser system, here the nanobubble diffuser manifold 18 . The length of the channel generally includes the length between the introduction of the liquid into the treatment zone, here the length from the nanobubble diffuser manifold 18 to the last contaminant removal, such as the end of the last skimmer (not shown). The width of the treatment zone is generally the channel width defined by the width of the flow channel, such as between the hull of a ship or other flow dividers.

버블 확산기 시스템은 나노버블 확산기 또는 다른 크기의 버블 확산기일 수 있다. 나노버블은 복수의 나노버블 확산기 시스템에 의해 채널 액체로 확산 또는 분산되거나 또는 하나 이상의 수평으로 장착된 나노버블 분배 매니폴드(18)를 통해 공기 부유 프로세스로 나노버블이 주입된 물 흐름에 의해 분포된다. 분배 매니폴드에는 물이 나노버블 분배 매니폴드(18)로 역류하는 것을 방지하기 위해 부나-니트릴(Buna-nitrile), EPDM, 비톤??(Viton??), 순수 천연 고무 등과 같은 탄성체로 구성된 오리 부리형 확산기 체크 밸브(check valve)의 세트가 구비될 수 있다. 나노버블은 선별된 채널 물 흐름으로 통하는 다공성 나노버블 확산기 매니폴드(18)의 복수의 미세한 관통 구멍을 통해 흐르는 물 흐름으로 확산된다. 공기 흡입식 펌프와 같은 캐비테이션(cavitation)이나, 또는 공기 흡입식 고-전단 혼합기와 같은 다른 방법도 나노버블 생성 프로세스가 경제적으로 실현가능하고 나노버블이 채널 물 흐름에 고르게 분포되어 있는 한 사용될 수 있다. 마이크로버블 및 더 큰 공기 버블은 마이크로버블, 미세한 버블 및/또는 굵은(coarse) 버블 확산기(22)에 의해 용존 공기 부유 프로세스의 연속적인 하류 단계로 분산되거나 확산된다. 이러한 더 큰 버블 확산기(22)는 채널 또는 복수의 채널에서 물 표면으로 오염물질과 나노버블의 덩어리의 상승 속도를 증가시키기 위한 버블의 물에 떠 있는 부유하는 블랭킷을 생성한다.The bubble diffuser system may be a nanobubble diffuser or other sized bubble diffuser. The nanobubbles are either diffused or dispersed into the channel liquid by a plurality of nanobubble diffuser systems or distributed by the nanobubbles injected water flow into an air flotation process through one or more horizontally mounted nanobubble distribution manifolds 18 . . The distribution manifold includes ducks constructed from elastomers such as Buna-nitrile, EPDM, Viton®, pure natural rubber, etc. to prevent backflow of water into the nanobubble distribution manifold (18). A set of beaked diffuser check valves may be provided. The nanobubbles diffuse into the water stream flowing through a plurality of microscopic through-holes in the porous nanobubble diffuser manifold 18 that lead to the selected channel water stream. Cavitation, such as an air suction pump, or other methods such as an air suction high-shear mixer can also be used as long as the nanobubble generation process is economically feasible and the nanobubbles are evenly distributed in the channel water flow. Microbubbles and larger air bubbles are dispersed or diffused into successive downstream stages of the dissolved air flotation process by means of a microbubble, fine bubble and/or coarse bubble diffuser 22 . These larger bubble diffusers 22 create a floating blanket of bubbles floating in the water to increase the rate of rise of contaminants and clumps of nanobubbles from the channel or plurality of channels to the water surface.

하나 이상의 부유 스키머 카세트 어셈블리(16)는 폰툰(24) 및/또는 선체 사이의 채널에 장착되고 액체 흐름 표면 근처에서 부유하도록 설계될 수 있다. 부유하는 스키머 카세트 어셈블리, 또는 부유 스키머 카세트 어셈블리(16)는 하나 이상의 스키머 카세트 폰툰과 작동적으로 결합된 하나 이상의 스키머 블레이드를 포함하고 이에 의해 스키머 블레이드는 액체 흐름 표면 근처에 위치하고 일반적으로 채널 너비를 가로질러 연장된다. 스키머 블레이드는 작동적으로 스키머 구동장치와 결합되고 이에 의해 스키머 구동장치는 액체 흐름과 반대되는 액체 흐름에 대한 상대적인 이동으로 스키머 블레이드를 이동시키도록 구성된다. 스키머 블레이드는 또한 액체 흐름 표면에서 스키밍 깊이까지 연장되도록 구성되고 이에 의해 스키머 블레이드는 스키밍 깊이에서 액체 흐름의 오염물질을 결합시키고 스키머 구동장치로 액체 흐름에 대해 반대 방향으로 액체 흐름 내의 오염물질을 이동시킨다. 일 실시 예에서, 부유 스키머 카세트 어셈블리는 ABS(아크릴로니트릴(acrylonitrile), 부타디엔(butadien), 스타이렌(styrene))/폴리우레탄(Polyurethane), 알루미늄(aluminum), 스테인리스강(stainless steel) 또는 임의의 다른 내부식성 물질로 구성된 용존 공기 부유 스키머 폰툰의 세트 위에 부유한다. 스키머 구동장치는 체인 구동장치(chain drive)일 수 있고 스키머 블레이드는 체인 구동장치에 수평으로 장착될 수 있으며 각 스키머 블레이드는 선박의 움직임에 대해 역류(counter current)하는 체인 구동장치의 수평 전방 스키밍 동작에 대해 수직으로 부착된다. 체인 구동장치는 스키머 프로세스의 속도를 최적화하기 위해 가변 주파수(variable frequency) 구동장치에서 작동할 수 있다.One or more floating skimmer cassette assemblies 16 may be mounted in a channel between the pontoons 24 and/or the hull and designed to float near a liquid flow surface. The floating skimmer cassette assembly, or floating skimmer cassette assembly 16, includes one or more skimmer blades operatively associated with one or more skimmer cassette pontoons such that the skimmer blades are positioned near the liquid flow surface and generally transverse the channel width. is extended across The skimmer blade is operatively coupled to the skimmer drive, whereby the skimmer drive is configured to move the skimmer blade in a movement relative to the liquid flow opposite to the liquid flow. The skimmer blades are also configured to extend from the liquid flow surface to the skimming depth whereby the skimmer blades bind contaminants in the liquid flow at the skimming depth and move the contaminants in the liquid flow in a direction opposite to the liquid flow with the skimmer drive. . In one embodiment, the floating skimmer cassette assembly is ABS (acrylonitrile, butadiene, styrene)/Polyurethane, aluminum, stainless steel, or any Float on a set of dissolved air-floating skimmer pontoons composed of different corrosion-resistant materials. The skimmer drive may be a chain drive and the skimmer blades may be mounted horizontally to the chain drive, with each skimmer blade countercurrent to the movement of the vessel in a horizontal forward skimming action of the chain drive. is attached perpendicular to the The chain drive can run on a variable frequency drive to optimize the speed of the skimmer process.

상기 부유 스키머 카세트 어셈블리는 슬러지 탈수를 위한 압축기- 압출기 장치(13) 또는 볼류트 프레스로의 추가 운반을 위해 고형물이 상기 스키머 비치-오거 어셈블리(17) 내의 수평 오거로 배출될 때 초과 수분의 탈수를 위해 부유된 해양 플라스틱, 마이크로플라스틱 및 잔해를 스키머 비치-오거 어셈블리(17)의 경사진 비치 위로 걷어 내고 운반하도록 구성된다.The flotation skimmer cassette assembly prevents the dewatering of excess moisture as solids are discharged to a horizontal auger within the skimmer beach-auger assembly 17 for further transport to a compressor-extruder unit 13 for sludge dewatering or to a volute press. It is configured to skim and transport suspended marine plastics, microplastics and debris over the inclined beach of the skimmer beach-auger assembly ( 17 ).

작동적으로는, 도 1b를 참조하면, 처리 시스템이라고도 하는, 액체 처리 시스템을 이용하는 방법의 이 부분은 처리 영역으로 들어가는 액체 흐름을 생성하는 것을 포함한다. 이러한 액체 흐름은 큰 액체 몸체에서 처리 시스템의 움직임에 의해 생성될 수 있다. 액체 흐름은 액체가 공기 부유 프로세스에 노출되는 처리 영역으로 전달된다. 용존 공기 부유 프로세스는 초기에 고-밀도 나노버블로 포화된다. 나노버블 확산기 매니폴드(18)에 의해 생성된 음으로 대전된 나노버블은 양으로 대전된 마이크로플라스틱 입자에 끌리고 마이크로플라스틱에 부착되어 오염물질과 나노버블의 덩어리를 형성한다. 이러한 덩어리는 또한 다른 오염물질과 나노버블의 덩어리와 응집되어 거품 형태로 마이크로플라스틱이 물의 표면에서 부유하도록 집단 부력을 향상시키는 더 큰 오염물과 나노버블 덩어리로 응고된다.Operationally, with reference to FIG. 1B , this portion of a method of using a liquid processing system, also referred to as a processing system, includes generating a flow of liquid entering a processing region. This liquid flow can be created by movement of the processing system in a large liquid body. The liquid stream is delivered to a treatment area where the liquid is exposed to an air flotation process. The dissolved air flotation process is initially saturated with high-density nanobubbles. Negatively charged nanobubbles generated by the nanobubble diffuser manifold 18 are attracted to the positively charged microplastic particles and adhere to the microplastic forming agglomerates of contaminants and nanobubbles. These clumps also coagulate with other contaminants and clumps of nanobubbles to coagulate into larger contaminant and nanobubble masses that enhance mass buoyancy so that microplastics float on the surface of the water in the form of bubbles.

그 다음 거품은 부유 스키머 카세트(16)에 의해 걷어 내어지고 제거된다. 그 다음 부유 스키머 카세트(16)는 스키머 비치-오거 어셈블리(17)의 경사진 비치로 거품을 걷어 내기 위해 채널 물 흐름에 대해 역류 방향으로 이동하는 복수의 스키머 블레이드를 이용해 응집된 마이크로플라스틱 입자를 걷어 낸다. 거품은 경사진 비치에서 탈수되고 결국 반-탈수된 고형물은 운반 및 탈수를 위해 스키머 비치-오거 어셈블리(17)로 배출된다. 스키머는 슬러지 탈수를 위한 압착기-압출기 장치(13) 또는 볼류트 프레스(volute press)로 추가 운반을 위해 스키머 비치-오거 어셈블리(17) 내의 수평 오거로 고형물이 배출될 때 초과 수분의 탈수를 위해 경사진 비치 위로 부유된 해양 플라스틱, 마이크로플라스틱 및 잔해를 걷어 내고 운반한다.The foam is then skimmed off and removed by a floating skimmer cassette (16). The flotation skimmer cassette 16 then kicks off the agglomerated microplastic particles using a plurality of skimmer blades moving counter-current to the channel water flow to kick off bubbles to the inclined beach of the skimmer beach-auger assembly 17 . pay The foam is dewatered on the sloped beach and eventually the semi-dewatered solids are discharged to the skimmer beach-auger assembly 17 for transport and dewatering. The skimmer is used for dewatering of excess water as the solids are discharged into a compactor-extruder unit 13 for sludge dewatering or a horizontal auger within the skimmer beach-auger assembly 17 for further transport to a volute press. Skim off and transport marine plastics, microplastics and debris suspended above the photo beach.

후자의 부유 단계는 부유 스키머 카세트(16)로 거품 스키밍 및 제거를 위해 물 표면으로 더 빠른 상승 속도로 부유하는 블랭킷을 제공하기 위한 최고 농도의 마이크로버블 및 더 큰 버블을 갖도록 구성될 수 있다. 부유 채널의 수, 부유 단계 및 전체 부유 채널의 길이는 여과 선박의 원하는 설계 이동 속도와 직접적인 관련이 있다. 원하는 이동 속도가 빠를수록, 선박은 적절한 상승 속도 및 제거 효율을 제공하기 위해 길어진다.The latter flotation stage may be configured to have the highest concentration of microbubbles and larger bubbles to provide a blanket that floats at a faster rate of ascent to the water surface for bubble skimming and removal with the flotation skimmer cassette 16 . The number of flotation channels, the flotation stage and the length of the total flotation channels are directly related to the desired design speed of movement of the filtering vessel. The higher the desired speed of movement, the longer the vessel will be to provide adequate ascent speed and removal efficiency.

나노버블이 주입된 물 흐름 접근법은 낮은 유지보수 요구와 함께 낮은 에너지 소비 프로세스로 결정되었다.The nanobubble-infused water flow approach was determined to be a low energy consumption process with low maintenance requirements.

다시 도 1a를 참조하면, 처리 시스템 및 방법은 액체의 처리를 더 향상시키기 위한 추가 구성요소를 포함할 수 있다. 도 1a는 1차 여과 공정에 사용되는 선박의 이중 선체 또는 폰툰(24) 사이에 위치한 자동-세척 미세 스크린(6) 세트 및 자동-세척 쓰레기 스크린(3)이 장착된 여과 선박의 우현 측 프로파일을 도시한다. 부유하는 잔해 및 오염된 수역에서 마이크로플라스틱을 효과적으로 여과하고 제거하도록 설계된 자동-세척 스크린을 장착하기 위한 개방된 채널 또는 다중 채널을 제공하기 위해 이중 선체 또는 다중 선체 선박이 여과 선박의 여과 프로세스에 사용된다. 음향 또는 시각 저지(deterrent) 시스템과 같은, 세트 어류 저지 시스템은 해양 여과 프로세스에서 다양한 어류 및 수생 생물을 저지하기 위해 여과 선박의 선수 및 선박의 선체(들) 또는 폰툰(24)의 스템(stem) 상의 흘수선(water line) 아래에 장착될 수 있다. 음향 어류 저지 시스템은 선박의 선수에서 발산하는 음향 음파를 생성하고 여러 음향 음파 주파수에서 작동한다. 음향 어류 저지 시스템(1)은 수중 생물 종 및 그 종의 소리 주파수에 대한 민감도에 기초하여 어류 및 수생 생물을 저지하기 위해 선박 운영자에 의해 조정될 수 있는 시간-주기에 따라 미리 설정된 음파 주파수 범위를 반복할 수 있다.Referring again to FIG. 1A , processing systems and methods may include additional components to further enhance processing of liquids. Figure 1a shows the starboard profile of a filtering vessel equipped with a self-cleaning fine screen (6) and a self-cleaning waste screen (3) positioned between the double hull or pontoons (24) of the vessel used in the primary filtration process; show Double hull or multi-hull vessels are used in the filtration process of filtration vessels to provide open channels or multiple channels for mounting self-cleaning screens designed to effectively filter and remove microplastics from floating debris and contaminated water bodies. . A set fish deterrent system, such as an acoustic or visual deterrent system, is designed to deter a variety of fish and aquatic organisms in the marine filtration process by using the bow of the filtering vessel and the stem of the vessel's hull(s) or pontoon 24 to deter various fish and aquatic life. It can be mounted below the water line of the bed. Acoustic fish arrest systems generate acoustic sound waves emanating from the bow of a vessel and operate at multiple acoustic acoustic frequencies. Acoustic fish containment system 1 repeats a preset sonic frequency range according to a time-period that can be adjusted by the ship operator to deter fish and aquatic life based on their sensitivity to sound frequencies of the aquatic species and their species. can do.

고강도 수중 LED 조명이 장착된 시각 어류 저지 시스템(2)의 세트는 자동-세척 쓰레기 스크린과 일체로 선박의 선수에 장착될 수 있다. 고강도 LED 어류 저지 조명은 어류 및 수중 생물에 시각적 저지력을 제공하기 위해 시간-주기에 따라 맥동하는 빛의 진동 패턴을 반복할 수 있다.A set of visual fish containment systems 2 equipped with high-intensity underwater LED lighting can be mounted on the bow of the vessel integrally with the self-cleaning garbage screen. High-intensity LED fish deterrence lights can repeat a time-periodic pulsating oscillation pattern of light to provide a visual deterrent to fish and aquatic life.

복수의 1차 자동-세척 콜스(coarse) 또는 자동-세척 쓰레기 스크린(3)은 여과 선박의 선수의 전방 선도 가장자리에 장착되어 채널 물 흐름에 대한 수직선에 평행하게 작동하고 선체 또는 폰툰(24) 사이에 형성된 채널 또는 채널들의 전체 너비에 걸쳐있거나 선체, 폰툰(24) 및/또는 다중-선체 선박의 격벽 사이에 형성된 복수의 채널에 걸쳐있을 수 있다. 자동-세척 쓰레기 스크린(3)은, 수직으로 장착된 평행 봉들로 구성되고 다양한 여과 선박 속도에서 1차 스크린 공정 중에 발생할 수 있는 큰 물체의 잠재적인 충격 및 외력을 견디는 데 필요한 강도를 가진 내부식성 물질로 구성될 수 있다.A plurality of primary self-cleaning coarse or self-cleaning garbage screens (3) are mounted on the forward leading edge of the bow of the filtering vessel, operating parallel to the perpendicular to the channel water flow and between the hulls or pontoons (24). It may span the entire width of the channel or channels formed in the hull, or it may span a plurality of channels formed between the hull, pontoon 24 and/or bulkhead of a multi-hull vessel. The self-cleaning waste screen (3) consists of vertically mounted parallel bars and is a corrosion-resistant material having the strength necessary to withstand the potential impacts and external forces of large objects that may occur during the primary screen process at various filtering vessel speeds. can be composed of

자동-세척 쓰레기 스크린(3)은 부유하는 잔해 및 큰 물체를 제거하기 위한 것이다. 쓰레기 스크린은 포획된 고형물을 수평 컨베이어(5)가 장착된 데크로 들어올리고, 일으키고 상승시키는 위로 이동하는 트레시 레이크(trash rake)(4) 타인(tine), 스킵(skip) 또는 핑거(finger)의 세트로 지속적으로 청소될 수 있다. 트레시 레이크(4) 메커니즘의 상승 속도는 가변 속도 구동 모터에 의해 조절된다. 레이크의 이동 속도는 선박의 이동 속도와도 관련된 플라스틱 고형물 하중 비율을 충족시키기 위해 증가하거나 감소한다.The self-cleaning garbage screen 3 is for removing floating debris and large objects. Garbage screens are equipped with horizontal conveyors (5) mounted decks to lift, raise and raise the trapped solids onto an upward moving trash rake (4) tines, skips or fingers. can be continuously cleaned with a set of The ascent speed of the tread rake (4) mechanism is regulated by a variable speed drive motor. The moving speed of the rake is increased or decreased to meet the plastic solids loading ratio which is also related to the moving speed of the vessel.

여과 선박의 데크 상에 위치한 수평 컨베이어(5)는 프로세스 작동의 유연성과 선별된 고형물 압축 및 탈수 프로세스의 중복성을 제공하기 위해 선별된 고형물을 좌현 또는 우현 측으로 운반할 수 있다. 그 다음 선별된 고형물은 고형물 압축, 압착 및 탈수를 위한 리스트릭터 플레이트(restrictor plate) 메커니즘(14)을 통해 선별된 고형물을 압축하고 압착하기 위한 쓰레기 압축기-압출기 장치(13)의 수용 호퍼(hopper)(12)로 배출하기 위해 경사진 컨베이어(10)의 세트로 이송된다. 그 다음 탈수된 고형물은 압출되어 데크 크래인(7)을 통한 추가 처리를 위해 육상-기반 재활용 시설로 다시 운송하기 위한 선적 컨테이너(15), 바지선, 수퍼색(supersacks) 등으로 보내진다.A horizontal conveyor 5 located on the deck of the filtration vessel can carry the screened solids to port or starboard to provide flexibility of process operation and redundancy of the screened solids compaction and dewatering process. The sorted solids are then transferred to the receiving hopper of the waste compactor-extruder device 13 for compacting and compacting the sorted solids through a restrictor plate mechanism 14 for compacting, compacting and dewatering the solids. It is conveyed on a set of inclined conveyors (10) for discharge to (12). The dewatered solids are then extruded and sent to shipping containers (15), barges, supersacks, etc. for transport back to a land-based recycling facility for further processing via deck cranes (7).

큰 부유하는 물체, 어망 등은 여러 갈래로 된 그래플(grapples)이 장착 가능한 선수 크레인(8)의 세트 및/또는 전단가공 또는 다이아몬드 날이 있는 커팅(cutting) 또는 디바이스(device)를 장착 가능한 로봇 팔로 여과 선박의 선수 사이의 채널 영역에서 제거될 수 있다.Large floating objects, fishing nets, etc. are equipped with a set of bow cranes 8 equipped with multi-pronged grapples and/or robots capable of shearing or cutting or devices equipped with diamond blades. The arm can be removed in the area of the channel between the bow of the filtration vessel.

복수의 자동-세척 미세 스크린(6)은 부유하는 잔해의 입자 크기 분포 및 고형물 하중에 따라 자동-세척 쓰레기 스크린들(3) 중 하나의 뒤에 위치할 수 있다. 자동-세척 미세 스크린(6)은 선체, 폰툰(24) 사이에 형성된 채널의 너비에 걸쳐 있거나 또는 선체, 폰툰 및/또는 격벽(23) 사이에 형성된 복수의 채널에 걸쳐 평행하게 배열된다. 자동-세척 미세 스크린(6)은 막대, 구멍이 뚫린 금속 시트(sheet) 또는 미세 쐐기-와이어 메시(wedge-wire mesh) 사이에 개방된 영역 또는 간격을 가진 수직으로 장착된 평행한 막대를 사용하여 제작된다.A plurality of self-cleaning fine screens 6 may be located behind one of the self-cleaning waste screens 3 depending on the particle size distribution of the floating debris and the solids loading. The self-cleaning fine screens 6 are arranged parallel to the width of the channel formed between the hull, pontoons 24 or a plurality of channels formed between the hull, pontoons and/or bulkhead 23 . The self-cleaning fine screen 6 uses a rod, a perforated sheet of metal or a vertically mounted parallel rod with open areas or gaps between fine wedge-wire meshes. is made

자동-세척 미세 스크린(6)의 구성 재료는 재료가 다양한 여과 선박 속도에서 미세 스크리닝 프로세스 동안 직면하는 외력에 대해 필요한 강도를 제공하는 한 여과가 필요한 수체에 대해 내부식성을 가질 수 있다.The material of construction of the self-cleaning fine screen 6 may be corrosion resistant to water bodies requiring filtration as long as the material provides the necessary strength against external forces encountered during the fine screening process at various filtration vessel speeds.

자동-세척 미세 스크린(6)은 또한 선박 속도에 대한 적절한 깊이를 제공하거나 또는 정기적인 검사, 서비스, 예방 유지보수를 위해 또는 더 빠른 선박 속도 중에 물에서 자동-세척 미세 스크린(6)을 완전히 제거하기 위해 수직에서부터 0 - 90 도의 다양한 각도로 작동할 수 있다.The self-cleaning fine screen (6) also provides adequate depth for vessel speed or for regular inspection, service, preventive maintenance or completely removes the self-cleaning fine screen (6) from the water during higher vessel speed. can be operated at various angles from 0 to 90 degrees from vertical to

자동-세척 미세 스크린(6)은 또한 선별된 고형물을 수평 오거의 세트 또는 수평 컨베이어(5)로 배출할 수 있고 그 다음 선별된 고형물을 경사진 오거(9)의 세트로 전달한다. 오거는 또한 탈수를 제공하기 위해 가장 낮은 상승 섹션에 천공(perforation)을 가질 수 있다. 그 다음 선별된 고형물은 폐기물 압축기-포장기 또는 압출기 장치(13)의 호퍼(12)로 배출된다. 그 다음 포장된 및/또는 압출된 고형물은 압축되고 육상 기반 재활용 시설 또는 폐기 장소로 다시 운송하기 위해 선적 컨테이너(15), 폴리프로필렌 수퍼 색(polypropylene super sack), 바지선 등으로 배출된다. 포장된 고형물, 선적 컨테이너(15), 폴리프로필렌 수퍼 색 등은 여과 선박의 데크에 장착된 데크 크레인(7)을 통해 바지선, 운송선 또는 육상 부두로 이송된다.The self-cleaning fine screen 6 can also discharge the sorted solids to a set of horizontal augers or horizontal conveyors 5 and then transfer the sorted solids to a set of inclined augers 9 . The auger may also have a perforation in the lowest rising section to provide dewatering. The screened solids are then discharged to the hopper 12 of the waste compactor-packer or extruder device 13 . The packaged and/or extruded solids are then compressed and discharged into shipping containers 15, polypropylene super sacks, barges, etc. for transport back to a land-based recycling facility or disposal site. Packed solids, shipping containers (15), polypropylene super sacks, etc. are transported to the barge, transport vessel or shore pier via deck cranes (7) mounted on the deck of the filtering vessel.

그 다음 선별된 물은 자동-세척 미세 스크린(6)에서 선체 및/또는 폰툰(24) 사이에 장착된 수직 격벽으로 형성된 채널 또는 복수의 채널들을 통해 흐른다. 파도 억제 디바이스의 세트는 용존 공기 부유 프로세스 상의 난류 및 다른 파도의 효과를 최소화하기 위해 스키머 비치-오거 어셈블리(17)의 선도 가장장리에 형성될 수 있다.The screened water then flows through a channel or a plurality of channels formed by vertical bulkheads mounted between the hull and/or pontoons 24 in the self-cleaning fine screen 6 . A set of wave suppression devices may be formed at the leading edge of the skimmer beach-auger assembly 17 to minimize the effects of turbulence and other waves on the dissolved air flotation process.

도 1b와 관련하여 위에서 논의한 바와 같이, 버블 확산기 시스템은 액체 흐름에서 공기 부유 프로세스를 가능하게 한다. 나노버블은 복수의 나노버블 확산기에 의해 또는 수평으로 장착된 나노버블 분배 매니폴드(18)의 세트에 의해 나노버블이 주입된 물 흐름에 의해 채널 물로 확산 또는 분산될 수 있다. 나노버블 확산기 매니폴드(18)에 의해 생성된 음으로 대전된 나노버블은 마이크로플라스틱과 같은 양으로 대전된 입자 및 오염물질에 이끌리고 오염물질과 나노버블의 덩어리를 형성하는 입자에 부착한다. 덩어리는 또한 다른 오염물질 나노버블 덩어리와 응집되고 더 큰 오염물질과 나노버블 매스(mass)로 응고되어 거품으로 수면에 마이크로플라스틱을 부유시키기 위해 총괄 부력(collective buoyancy)을 향상시킨다. 마이크로버블 및 더 큰 공기 버블은 채널 또는 복수의 채널에서 수면으로 오염물질과 나노버블의 덩어리의 상승 속도를 상승시키기 위한 물에 떠 있는 부유하는 블랭킷을 제공하기 위해 용존 공기 부유 프로세스의 연속적인 하류 단계로 분산되거나 확산된다.As discussed above with respect to FIG. 1B , the bubble diffuser system enables an air flotation process in a liquid stream. The nanobubbles may be diffused or dispersed into the channel water by a water stream injected with nanobubbles by a plurality of nanobubble diffusers or by a set of horizontally mounted nanobubble distribution manifolds 18 . Negatively charged nanobubbles generated by the nanobubble diffuser manifold 18 are attracted to positively charged particles and contaminants, such as microplastics, and adhere to particles forming agglomerates of contaminants and nanobubbles. The agglomerates also coagulate with other contaminant nanobubble masses and coagulate into larger contaminant and nanobubble masses to enhance collective buoyancy to suspend microplastics in the water surface as bubbles. Microbubbles and larger air bubbles are successive downstream steps of the dissolved air flotation process to provide a floating blanket in the water for increasing the rate of ascent of the mass of contaminants and nanobubbles from the channel or plurality of channels to the water surface. dispersed or diffused.

그 다음 거품은 걷어 내어지고 부유 스키머 카세트 어셈블리(16)에 의해 제거된다. 후자의 부유 단계는 부유 스키머 카세트 어셈블리(16)에 의해 거품을 걷어 내고 제거하기 위해 수면으로 더 빠른 상승 속도로 부유하는 블랭킷을 제거하기 위한 최고 농도의 마이크로버블 및 더 큰 공기 버블을 갖는다. 부유 채널, 부유 단계의 수 및 부유 채널의 전체 길이는 여과 선박의 원하는 설계 이동 속도와 직접적으로 관련이 있다. 원하는 이동 속도가 빠를수록, 적절한 상승 속도 및 제거 효율을 제공하기 위해 선박의 길이는 더 길어진다.The foam is then skipped off and removed by the floating skimmer cassette assembly 16 . The latter flotation stage has the highest concentration of microbubbles and larger air bubbles to remove the floating blanket at a faster rate of ascent to the water surface to scoop and remove bubbles by the flotation skimmer cassette assembly 16 . The flotation channels, the number of flotation stages and the overall length of the flotation channels are directly related to the desired design speed of movement of the filtration vessel. The higher the desired speed of movement, the longer the vessel will be to provide adequate ascent speed and removal efficiency.

슬러지 탈수를 위한 압축기-포장기 또는 압축기 장치(13) 또는 볼류트 프레스로의 추가 운반을 위해 스키머 비치-오거 어셈블리(17) 내의 수평 오거와 함께 배출되도록 고형물이 오거 채널에 퇴적되면 스키머는 초과 수분을 탈수하기 위해 경사진 비치 위에 있는 부유된 해양 플라스틱, 마이크로플라스틱 및 잔해를 걷어 내고 운반한다.As solids are deposited in the auger channels, the skimmer collects the excess moisture so that it is discharged with the horizontal auger in the skimmer beach-auger assembly 17 for further transport to the compressor-packer or compressor unit 13 for sludge dewatering or to the volute press. Skim off and transport floating marine plastics, microplastics and debris on sloping beaches for dewatering.

흐름이 통과하는 복수의 밴드 스크린(50)은 부유 스키머 카세트 어셈블리(16)의 하류에 위치할 수 있고 선체, 폰툰(24) 및 격벽(23) 사이에 형성된 부유 채널 내에 장착될 수 있다. 밴드 스크린(50)은 부유되지 않고 상류 나노버블 부유 프로세스에 의해 제거되지 않으며 부유 스키머 카세트(16)에 의해 걷어 내어지지 않은 모든 마이크로플라스틱을 제거할 수 있는 크기이다. 흐름이 통과하는 밴드 스크린(50)은 슬러지 탈수를 위한 압축기-압출기 장치(13) 또는 볼류트 프레스로의 추가 운반을 위해 선별된 고형물을 수평 오거(31)로 배출한다. 흐름이 통과하는 밴드 필터(50)는 마이크로플라스틱 포획 및 제거 효율을 증가시키는 각도에서 작동하도록 조절 가능하다. 흐름이 통과하는 밴드 스크린(50)은 주기적인 유지보수, 서비스를 위해 수로에서, 그리고 더 빠른 이동 속도 동안 그리고 여과 대상 영역에서 완전히 접을 수 있는(retractable) 리프트 메커니즘(lift mechanism)이 장착되어 있다.A plurality of band screens 50 through which the flow passes may be located downstream of the floating skimmer cassette assembly 16 and may be mounted in a floating channel formed between the hull, pontoon 24 and bulkhead 23 . The band screen 50 is sized to remove any microplastic that is not floated, is not removed by the upstream nanobubble flotation process, and is not skipped off by the flotation skimmer cassette 16 . A band screen 50 through which the stream is passed discharges the screened solids to a horizontal auger 31 for further transport to a compressor-extruder device 13 for sludge dewatering or to a volute press. The band filter 50 through which the flow passes is adjustable to operate at an angle to increase microplastic capture and removal efficiency. The band screen 50 through which the flow passes is equipped with a lift mechanism that is fully retractable in the waterway for periodic maintenance, servicing, and during higher travel speeds and in the area to be filtered.

큰 부유하는 물체, 어망 등은 여러 갈래로 된 그래플이 장착된 선수 크레인(8)의 세트 또는 다이아몬드 날 절단 디바이스가 장착된 로봇 팔을 사용하여 여과 선박의 선수 사이의 채널 영역에서 제거된다.Large floating objects, fishing nets, etc. are removed in the channel area between the bow of the filtering vessel using a set of bow cranes 8 equipped with multi-pronged grapples or a robotic arm equipped with diamond blade cutting devices.

여과 선박의 오염물질 여과 프로세스는 쓰레기 스크린 뒤에 위치하는 세트, 미세 스크린 뒤에 위치하는 두 번째 세트, 나노버블 부유 프로세스 뒤에 위치하는 세 번째 세트 및 흐름이 통과하는 밴드 스크린 뒤에 마지막 세트를 갖는 채널 벽 그리고 선체 상에 위치한 복수의 탁도 센서(33)로 여과 프로세스의 단계 동안 내내 모니터링된다. 탁도 측정기(33)는 제거 효율 및 여과 선박 프로세스의 성능을 모니터링하고 기록하기 위해 처리된 신호를 PLC와 PC 컴퓨터 시스템으로 보낼 것이다.The contaminant filtration process of the filtration vessel consists of a channel wall having a set located behind a garbage screen, a second set located behind a fine screen, a third set located after the nanobubble flotation process and a last set behind a band screen through which the flow passes and the hull A plurality of turbidity sensors 33 located on the bed are monitored throughout the stages of the filtration process. The turbidity meter 33 will send the processed signals to the PLC and PC computer systems to monitor and record the removal efficiency and performance of the filtration vessel process.

도 2는 두 개의 선체 또는 폰툰(24)을 갖는 여과 선박의 메인 데크 - 평면도를 도시하고 선박은 물에서 부유하는 잔해 및 마이크로플라스틱의 효과적인 여과, 제거 및 처리를 위해 개방된 채널을 제공한다.Figure 2 shows the main deck - top view of a filtering vessel having two hulls or pontoons 24, the vessel providing open channels for effective filtration, removal and treatment of microplastics and debris floating in the water.

여과 선박에는 부유하는 잔해, 플라스틱 및 큰 물체를 1차 선별하기 위해 사용되는 여과 선박의 이중 선체 또는 폰툰(24) 사이에 위치하는 자동-세척 쓰레기 스크린(3)이 장착된다. 자동-세척 쓰레기 스크린(3)은 선체 또는 폰툰(24) 사이에 형성된 채널의 너비에 걸쳐 있거나 및/또는 다중-선체 선박의 선체 사이에 채널을 형성하는 격벽(23) 사이에 걸쳐 있는 리프팅 카세트에 장착된다.The filtering vessel is equipped with a self-cleaning garbage screen (3) located between the double hull or pontoons (24) of the filtering vessel, which is used for primary screening of floating debris, plastics and large objects. The self-cleaning rubbish screen 3 is mounted on a lifting cassette spanning the width of the channel formed between the hulls or pontoons 24 and/or between bulkheads 23 forming the channel between the hulls of a multi-hull vessel. is mounted

자동-세척 쓰레기 스크린(3)은 폐기물 압축기-포장기 또는 압출기 장치(13)의 호퍼(12)로 배출을 위해 경사진 오거(10)의 세트에 고형물을 운반하는 수평 컨베이어(5)의 세트로 선별된 고형물을 배출한다. 압축된 고형물은 세트 유압 램(hydraulic rams)에 의해 챔버에서 압축되고 배출 리스트릭터 플레이트(14)의 세트를 통해 뭉쳐지거나 압축될 때 탈수되고 뒤이어 육지 기반 재활용 시설이나 폐기 장소로 다시 운송하기 위해 선적 컨테이너(15), 폴리프로필렌 수퍼 색으로 배출되어 바지선 등에 적재된다. 압축된 곤포(bale), 선적 컨테이너(15), 폴리프로필렌 수퍼 색 등은 여과 선박에서 바지선 또는 운반선으로 데크 크레인(7)을 통해 이송된다.The self-cleaning waste screen (3) sorts into a set of horizontal conveyors (5) which carry the solids to a set of inclined augers (10) for discharge to the hopper (12) of the waste compactor-packer or extruder device (13). discharged solids. The compacted solids are compressed in the chamber by set hydraulic rams and dewatered when agglomerated or compacted through a set of discharge restrictor plates 14 followed by shipping containers for transport back to a land-based recycling facility or disposal site. (15), discharged in polypropylene super color and loaded onto barges, etc. The compressed bales, shipping containers 15 , polypropylene super sacks, etc. are transported via deck crane 7 from a filtering vessel to a barge or carrier.

큰 부유하는 물체, 어망 등은 여러 갈래로 된 그래플이 장착된 선체 크레인(8) 또는 다이아몬드 날 절삭 디바이스가 장착된 로봇 팔을 사용하여 여과 선박의 선체 사이의 채널 영역에서 제거된다.Large floating objects, fishing nets, etc. are removed from the channel area between the hulls of the filtering vessel using a hull crane 8 equipped with a multi-pronged grapple or a robotic arm equipped with a diamond blade cutting device.

도 3은 스크린 리프팅 카세트에 장착된 자동-세척 쓰레기 스크린(3)이 구비되고 1차 여과 프로세스에 사용되는 여과 선박의 이중 선체 또는 폰툰(24) 사이에 위치하는 채널을 보여주는 여과 선박의 데크 아래 작업 영역의 횡단면 평면도를 도시한다. 자동-세척 미세 스크린(6)의 세트는 선체, 폰툰(24) 및/또는 격벽(23) 사이에 형성된 채널의 너비에 걸쳐 있는 스크린 리프팅 카세트에 장착된다.3 is an operation below the deck of a filtration vessel equipped with self-cleaning waste screens 3 mounted on screen lifting cassettes and showing the channels located between the double hulls or pontoons 24 of the filtration vessel used in the primary filtration process. A cross-sectional plan view of the region is shown. A set of self-cleaning fine screens 6 is mounted on a screen lifting cassette spanning the width of the channel formed between the hull, pontoons 24 and/or bulkhead 23 .

부유 스키머 카세트 어셈블리(16)는 선체, 폰툰(24) 및/또는 격벽(23) 사이에 형성된 부유 채널에 장착될 수 있다. 부유 스키머 카세트 어셈블리(16)는 ABS/폴리우레탄, 알루미늄, 스테인리스강 또는 임의의 기타 내부식성 물질로 구성된 스키머 폰툰의 세트 상에 부유하도록 설계될 수 있다. 부유 스키머 카세트(16)는 그 목적에 적합한 임의의 재료로 구성된 스키머 블레이드의 세트가 장착된다. 일부 실시 예에서, 스키머 블레이드는 스테인리스강 및/또는 폴리프로필렌으로 구성된다. 스키머 블레이드는 스키머 드라이브에 수평으로 장착되고 각 스키머 블레이드는 일반적으로 체인의 수평 전방 스키밍 동작에 대해 수직으로 부착된다. 스키머 구동장치는 스키머 블레이드의 속도를 최적화 하기 위해 가변 주파수 스키머 구동장치 모터에 의해 구동될 수 있다. 그 다음 스키머는 고형물이 스키머 비치-오거 어셈블리(17)로 배출되면서 흐름에 대해 역류하고 초과 수분의 탈수를 위해 경사진 비치 위에 있는 부유된 오염물질(예를 들어, 마이크로플라스틱, 기름, 그리스 및 잔해)을 걷어 낸다. 그 다음 고형물은 슬러지 탈수 또는 기름 분리/회복 시스템을 위한 복수의 슬러지 탈수 프레스로의 추가 이송 및 운반을 위해 수평 오거(31)의 세트로 운반되고 배출된다.The floating skimmer cassette assembly 16 may be mounted in a floating channel formed between the hull, pontoons 24 and/or bulkhead 23 . The floating skimmer cassette assembly 16 may be designed to float on a set of skimmer pontoons constructed of ABS/polyurethane, aluminum, stainless steel or any other corrosion resistant material. The floating skimmer cassette 16 is equipped with a set of skimmer blades constructed of any material suitable for its purpose. In some embodiments, the skimmer blade is constructed of stainless steel and/or polypropylene. The skimmer blades are mounted horizontally to the skimmer drive and each skimmer blade is usually attached perpendicular to the horizontal forward skimming motion of the chain. The skimmer drive can be driven by a variable frequency skimmer drive motor to optimize the speed of the skimmer blades. The skimmer is then counter-current to the flow as the solids are discharged to the skimmer beach-auger assembly 17 and suspended contaminants (e.g. microplastics, oil, grease and debris above the inclined beach for dewatering of excess moisture) ) is removed. The solids are then conveyed and discharged to a set of horizontal augers 31 for further conveying and conveying to a plurality of sludge dewatering presses for sludge dewatering or oil separation/recovery systems.

수평으로 장착된 복수의 나노버블 분배 매니폴드(18)는 나노버블이 주입된 수용액을 부력 오염물질의 부유를 위한 처리 구역 채널(용존 공기 부유 챔버)에 분포시킨다. 나노버블 분배 매니폴드(18)는 수평으로 장착되고 이중 선체 및/또는 폰툰(24)의 너비에 걸쳐 있을 수 있다. 나노버블 분배 매니폴드(18)는 나노버블 분배 매니폴드(18)로 물이 역류하는 것을 방지하기 위한 부나-니트릴(Buna-nitrile), EPDM, 비톤(Viton), 순수 천연 고무(gum rubber) 등과 같은 호환가능한 탄성체로 구성된 오리 부리형 체크 밸브가 장착될 수 있다.A plurality of horizontally mounted nanobubble distribution manifolds 18 distribute the nanobubble-infused aqueous solution to treatment zone channels (dissolved air flotation chambers) for flotation of buoyant contaminants. The nanobubble distribution manifold 18 may be mounted horizontally and span the width of the double hull and/or pontoon 24 . Nanobubble distribution manifold 18 is a buna-nitrile (Buna-nitrile), EPDM, Viton, pure natural rubber (gum rubber), etc. A duck-billed check valve constructed of the same compatible elastomer may be fitted.

흐름이 통과하는 복수의 밴드 스크린, 벨트 스크린 또는 드럼 스크린(50)은 크기 및 설계된 필터에 대한 부유 채널 내의 부유 스키머 카세트 어셈블리(16)의 하류에 장착될 수 있고 나노버블 부유 프로세스에서 부유되지 않고 포획되지 않은 모든 부유된 마이크로플라스틱을 포획하고 제거할 수 있다.A plurality of band screens, belt screens or drum screens 50 through which the flow passes may be mounted downstream of the floating skimmer cassette assembly 16 in the flotation channels for sized and designed filters and capture rather than float in the nanobubble flotation process. Any suspended microplastics that have not been captured can be captured and removed.

수평으로 장착된 마이크로버블, 미세 버블 및/또는 굵은 버블 확산기(22) 또는 분배 매니폴드와 같은 복수의 더 큰 버블 확산기 시스템은 나노버블에 부착된 물에 떠 있는 오염물질에 증가된 상승 속도 및 부유를 제공하기 위한 굵은 버블의 블랭킷의 형성을 위해 나노버블 분배 매니폴드(18)의 처리 구역 채널 (용존 공기 부유 챔버) 하류로 버블이 주입된 수용액을 분포하거나 공기를 확산시킨다. 굵은 버블 분배 확산기 또는 매니폴드(22)는 이중 선체 및/또는 폰툰(24)의 너비에 걸쳐 있고 또한 물의 역류를 방지하기 위해 오리 부리형 확산기-유형 체크 밸브의 세트가 장착될 수 있다.A plurality of larger bubble diffuser systems, such as horizontally mounted microbubble, microbubble and/or coarse bubble diffusers 22 or distribution manifolds, provide increased rates of ascent and flotation to water-borne contaminants attached to nanobubbles. Distributes the bubbled aqueous solution or diffuses air downstream of the treatment zone channel (dissolved air flotation chamber) of the nanobubble distribution manifold 18 to form a blanket of coarse bubbles to provide The coarse bubble distribution diffuser or manifold 22 spans the width of the double hull and/or pontoon 24 and may also be equipped with a set of duck beak diffuser-type check valves to prevent backflow of water.

흐름이 통과하는 복수의 밴드 또는 벨트 필터(50)는 여과를 위해 치수되고 설계된 여과 채널 내에 부유 스키머 카세트 어셈블리(16)의 하류에 장착될 수 있고 나노버블 부유 프로세스에서 부유되지 않고 포획되지 않은 부유된 마이크로플라스틱을 포획하고 제거할 수 있다.A plurality of band or belt filters 50 through which the flow passes may be mounted downstream of the flotation skimmer cassette assembly 16 in a filtration channel dimensioned and designed for filtration and is capable of suspending non-suspended and non-entrapped flotation in a nanobubble flotation process. It can trap and remove microplastics.

도 4는 여과 선박의 마이크로플라스틱 부유 프로세스를 위한 채널을 형성하는 선체, 폰툰(24) 및/또는 격벽(23) 사이에 위치하는 부유 스키머 카세트 어셈블리(16)를 보여주는 자동-세척 스크린 뒤의 수평 절단면에서 여과 선박의 선수 프로파일의 예를 예시한다. 나노버블 확산기 매니폴드(18)는 마이크로플라스틱 입자를 부유시키기 위해 나노버블이 주입된 수용액을 분포시키기 위한 용존 공기 부유 스키머 카세트 어셈블리 아래에 도시된다. 음으로 대전된 나노버블은 향상된 부력 및 부유를 위해 양으로 대전된 마이크로플라스틱 입자에 이끌린다. 마이크로플라스틱과 나노버블의 덩어리는 다른 더 크게 응집된 입자 및 매스로 응고되거나 응집되기 위해 다른 마이크로플라스틱 오염물질에 이끌린다. 더 큰 버블(예를 들어, 마이크로버블, 미세 버블 및 굵은 버블)의 증가된 농도는 나노버블 부유 프로세스의 상승 속도를 가속하기 위해 연속적인 굵은 버블 분배 매니폴드(22) 또는 확산기에 의해 액체 흐름 하류로 주입된다. 후속 단계에서 더 큰 버블의 농도는 마이크로플라스틱 부유 프로세스에 대한 현탁 고형물 하중 및 선박의 속도에 따라 나노버블과 오염물질의 덩어리의 부력을 증가시키기 위해 더 높은 수준으로 조절될 수도 있다.4 is a horizontal cutaway view behind the self-cleaning screen showing the floating skimmer cassette assembly 16 positioned between the hull, pontoons 24 and/or bulkhead 23 forming a channel for the microplastic flotation process of a filtration vessel. An example of the bow profile of a filtering vessel is exemplified in A nanobubble diffuser manifold 18 is shown below the dissolved air flotation skimmer cassette assembly for dispensing an aqueous solution infused with nanobubbles to suspend microplastic particles. Negatively charged nanobubbles are attracted to positively charged microplastic particles for enhanced buoyancy and flotation. Agglomerates of microplastics and nanobubbles are attracted to other microplastic contaminants to coagulate or aggregate into other larger agglomerated particles and masses. The increased concentration of larger bubbles (eg, microbubbles, microbubbles, and coarse bubbles) downstream of the liquid flow by a continuous coarse bubble distribution manifold 22 or diffuser to accelerate the ascent rate of the nanobubble flotation process. is injected with In a subsequent step the concentration of larger bubbles may be adjusted to a higher level to increase the buoyancy of the nanobubbles and clumps of contaminants depending on the speed of the vessel and the suspended solids load for the microplastic flotation process.

도 4는 또한 이 실시 예에서 처리 구역의 너비 W를 도시한다. 너비 W는 일반적으로 채널 분할기 사이의 치수이다.4 also shows the width W of the treatment zone in this embodiment. The width W is generally the dimension between the channel dividers.

도 5a 및 도 5b는 부상 스키머 카세트 어셈블리(16) 및 스키머 블레이드(26)와 스키머 구동장치(27)를 포함하는 그 구성요소의 예시적인 실시 예의 개략도를 예시한다. 도 5a는 부유 스키머 카세트 어셈블리(16)의 정면도를 도시한다. 도 5B는 예시적인 부유 스키머 카세트 어셈블리(16)의 측면도를 도시한다. 스키머 블레이드(26)는 하나 이상의 스키머 카세트 폰툰(25)에 작동 가능하게 결합될 수 있고 이에 의해 상기 스키머 블레이드(26)는 수면에서 오염물질 및/또는 용존 공기 부상 부유물(float)을 걷어 내기 위해 액체 흐름의 표면 근처에 위치한다. 스키머 블레이드(26)는 스키머 구동장치에 작동 가능하게 결합될 수 있고 이에 의해 스키머 구동장치(27)는 액체 흐름에 대한 상대적인 이동으로 스키머 블레이드(26)를 이동시키도록 구성된다. 일반적으로, 스키머 블레이드(26)의 상대적인 이동은 액체 흐름에 대해 반대 방향이다. 스키머 블레이드(26)는 일반적으로 채널 너비를 가로질러 연장되도록 구성되고 액체 흐름 표면에서 스키밍 깊이까지 연장되어 스키머 블레이드(26)가 스키밍 깊이에서 액체 흐름으로부터 오염물질을 결합시키고 액체 흐름 내 부유된 오염물질을 액체 흐름과 반대 방향 그리고 액체 흐름의 밖으로 이동시킨다. 스키머 블레이드(26)는 액체의 표면 위로 약간의 거리를 확장하여 액체의 표면 위로 올라갈 수 있는 거품을 걷어낼 수도 있다. 스키머 구동장치(27)는 고형물 하중 및 선박 속도에 따라 스키머 속도의 조절을 허용하는 가변 속도 모터를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 스키머 카세트 폰툰(25)의 세트는 채널에서 부유 스키머 카세트(16)를 부유시킨다. 스키머 카세트 폰툰(25)은 또한 최적의 스키머 블레이드 깊이에 대한 작동하는 부유 스키머 카세트(16)의 부력 요구치를 충족시키고 나노버블이 주입된 마이크로플라스틱 거품의 효과적인 스키밍 및 오거로의 효과적인 배출을 보장하기 위해 부유 비치-오거 어셈블리 상에 위치 제어를 충족시키기 위한 미세 조정 높이 조절 기능을 가질 수 있다. 카세트 폰툰(25)은 부유 스키머 카세트 어셈블리의 부력을 향상시키기 위해 임의의 적절한 재료로 구성될 수 있다. 예를 들면, 이에 제한되지 않고, 스키머 카세트 폰툰(25)은 스테인리스강, 및/또는 폴리프로필렌, 유리섬유, 나일론(nylon) 등으로 구성될 수 있다.5A and 5B illustrate a schematic diagram of an exemplary embodiment of a floating skimmer cassette assembly 16 and its components including a skimmer blade 26 and a skimmer drive 27 . 5A shows a front view of the floating skimmer cassette assembly 16 . 5B shows a side view of an exemplary floating skimmer cassette assembly 16 . The skimmer blade 26 may be operatively coupled to one or more skimmer cassette pontoons 25 such that the skimmer blade 26 is liquid for skimming contaminants and/or dissolved air floats from the water surface. It is located near the surface of the flow. The skimmer blade 26 may be operatively coupled to a skimmer drive whereby the skimmer drive 27 is configured to move the skimmer blade 26 in movement relative to the liquid flow. Generally, the relative movement of the skimmer blade 26 is in the opposite direction to the liquid flow. The skimmer blade 26 is configured to extend generally across the channel width and extends from the surface of the liquid flow to the skimming depth so that the skimmer blade 26 binds contaminants from the liquid stream at the skimming depth and contaminants suspended in the liquid stream. moves in the opposite direction to the liquid flow and out of the liquid flow. The skimmer blade 26 may extend some distance above the surface of the liquid to kick off any bubbles that may rise above the surface of the liquid. The skimmer drive 27 may include a variable speed motor allowing adjustment of the skimmer speed depending on the solids load and vessel speed. In some embodiments, a set of skimmer cassette pontoons 25 floats a floating skimmer cassette 16 in a channel. The skimmer cassette pontoon 25 is also designed to meet the buoyancy requirements of the working floating skimmer cassette 16 for optimum skimmer blade depth and to ensure effective skimming of nanobubble-infused microplastic foam and effective discharge into the auger. It may have a fine adjustment height adjustment function to meet the position control on the floating beach-auger assembly. Cassette pontoon 25 may be constructed of any suitable material to enhance the buoyancy of the floating skimmer cassette assembly. For example, but not limited thereto, the skimmer cassette pontoon 25 may be made of stainless steel, and/or polypropylene, glass fiber, nylon, or the like.

도 6은 비치-오거 어셈블리에서의 위치와 관련하여 부유 스키머 카세트(16)에 대한 조정을 제공하는 데 사용될 수 있는 부유 스키머 카세트 어셈블리 리프트 메커니즘의 예시적인 실시 예의 개략도를 예시한다. 부유 스키머 카세트 어셈블리 리프트 메커니즘은 또한 운전자가 부유 스키머 카세트 어셈블리 유지보수를 위한 검사 및 서비스를 하도록 허용하고 여과 선박이 해양 여과를 위해 지정된 목표 영역으로 항해하거나 해안으로 다시 이동할 때에 상기 선박이 일정 기간 동안 상승된 속도에서 작동하도록 허용하기 위해 상기 부유 스키머 카세트(16)를 수면 위로 상승시킨다. 부유 스키머 카세트 어셈블리(16) 리프트 메커니즘은 부유 스키머 카세트 어셈블리(16)에 부착된 케이블을 사용하는 전동 윈치(motorized winch)에 의해 상승된다. 4개의 피벗 스윙 팔(pivot swing arm)(28)의 세트는 부유 스키머 카세트 어셈블리(16)의 제어된 원호(arc) 이동을 유지하면서 또한 부유 스키머 카세트 어셈블리(16)의 수평면도 유지한다. 피벗 스윙 팔 (28)의 상단 부분은 선박의 선체의 바닥에 장착된 고정 필로우 블록 베어링(stationary pillow block bearings)(29)에 연결되고 스윙 폴(poles)의 하단 부분은 부유 스키머 카세트 어셈블리(16)의 네 개의 면에 장착된 필로우 블록 베어링(30)의 두 번째 세트에 부착된다. 전기 모터-구동 윈치(31)는 케이블 어셈블리(cable assembly)에 의해 부유 스키머 카세트에 부착된다. 부유 스키머 카세트 어셈블리(16)가 제자리로 내려감에 따라, 윈치 및 피벗 스윙 팔에 가해지는 하중을 줄이기 위해 스키머 비치-오거 어셈블리(17)와 수면 위에 놓이게 된다. 압력 변환기는 부유 스키머 카세트(16)가 스키머 비치-오거 어셈블리(17) 상에 올바른 길이 방향 위치를 유지하도록 보장하기 위해 윈치 케이블에 필요한 장력을 제공하고 부유 스키머 카세트의 부력을 감지한다. 전기 모터-구동 윈치(31)는 케이블 장력계 센서(32)가 윈치 케이블 장력의 감소를 감지할 때 부유 스키머 카세트(16)를 내리는 것을 멈춘다. 케이블 장력계 센서(32)는 케이블 장력계 센서(32)가 케이블의 위치를 유지하는 동시에 케이블의 움직임에 따라 유연하게 움직일 수 있도록 하기 위해 관절식 테더(tether)에 의해 윈치 케이블의 설정 위치에 고정된다. 케이블 장력계 센서(32)는 또한 부유 스키머 카세트(16)의 윈치 케이블 장력을 지속적으로 모니터링한다. 각 부유 스키머 카세트는 또한 부유 스키머가 탈지된 마이크로플라스틱 거품을 부유 슬러지 오거로 배출하는 것을 보장하기 위한 광학 포지셔닝 센서에 의해 스키머 비치-오거 어셈블리(17)상에 올바르게 위치하는지 모니터링한다. 광학 포지셔닝 센서는 또한 적절한 선박 밸러스팅(ballasting)에 의해 유지되는 스키머 비치-오거 어셈블리(17) 상에 부유 스키머 카세트(16)가 위치하는 것을 보장하기 위해 밸러스트(ballast) 제어 시스템으로 신호를 보낸다.6 illustrates a schematic diagram of an exemplary embodiment of a floating skimmer cassette assembly lift mechanism that may be used to provide adjustment for the floating skimmer cassette 16 with respect to its position in the beach-auger assembly. The floating skimmer cassette assembly lift mechanism also allows the operator to do inspection and service for floating skimmer cassette assembly maintenance and the filtration vessel lifts for a period of time as the filtration vessel sails to a target area designated for marine filtration or moves back to shore. The floating skimmer cassette 16 is raised above the water surface to allow it to operate at a given speed. The floating skimmer cassette assembly 16 lift mechanism is raised by a motorized winch using cables attached to the floating skimmer cassette assembly 16 . A set of four pivot swing arms 28 maintains controlled arc movement of the floating skimmer cassette assembly 16 while also maintaining the horizontal plane of the floating skimmer cassette assembly 16 . The upper part of the pivot swing arm (28) is connected to stationary pillow block bearings (29) mounted on the bottom of the ship's hull and the lower part of the swing poles is connected to the floating skimmer cassette assembly (16). Attached to a second set of pillow block bearings 30 mounted on the four sides of the The electric motor-driven winch 31 is attached to the floating skimmer cassette by a cable assembly. As the floating skimmer cassette assembly 16 lowers into place, it rests on the water surface with the skimmer beach-auger assembly 17 to reduce the load on the winch and pivot swing arms. A pressure transducer senses the buoyancy of the floating skimmer cassette and provides the necessary tension to the winch cables to ensure that the floating skimmer cassette 16 maintains the correct longitudinal position on the skimmer beach-auger assembly 17 . The electric motor-driven winch 31 stops lowering the floating skimmer cassette 16 when the cable tensiometer sensor 32 detects a decrease in winch cable tension. The cable tensiometer sensor 32 is fixed to the set position of the winch cable by an articulated tether so that the cable tensiometer sensor 32 can flexibly move according to the movement of the cable while maintaining the position of the cable. do. The cable tensiometer sensor 32 also continuously monitors the winch cable tension of the floating skimmer cassette 16 . Each floating skimmer cassette is also monitored for correct positioning on the skimmer beach-auger assembly 17 by an optical positioning sensor to ensure that the floating skimmer discharges defatted microplastic foam into the floating sludge auger. The optical positioning sensor also signals to the ballast control system to ensure that the floating skimmer cassette 16 is positioned on the skimmer beach-auger assembly 17 maintained by proper vessel ballasting.

본 발명의 예시적인 실시 예에서, 부유 스키머 카세트(16)는 또한 윈치 및 케이블 메커니즘에 대한 대안으로서 유압식 리프팅 메커니즘으로 상승 및 하강될 수 있다.In an exemplary embodiment of the present invention, the floating skimmer cassette 16 may also be raised and lowered with a hydraulic lifting mechanism as an alternative to a winch and cable mechanism.

도 7은 채널의 너비에 걸쳐 있도록 설계되고 초기 오염물질 거품 탈수를 위해 큰 경사진 표면 영역을 제공하는 스키머 비치-오거 어셈블리(17)의 측면 개략도를 예시한다. 스키머 블레이드가 마이크로플라스틱 거품에서 초과 수분을 없애기 위해 경사진 비치 표면 위로 이동하면서 부유 스키머 카세트(16)의 스키머 블레이드는 경사진 비치의 표면 위쪽으로 그리고 액체 흐름의 바깥쪽으로 이동한다. 비치의 경사 각은 그 목적에 적합한 임의의 각도일 수 있다. 일부 실시 예에서, 비치의 경사 각은 수평에서 약 10 도 초과 90 도 미만의 범위에 있다. 일부 실시 예에서, 경사 각은 수평에서 15-30 도 범위에 있다. 스키머 비치-오거 어셈블리(17)는 오거 채널(19)에서 부유 슬러지 오거(미도시)를 수용하고 파도를 억제하기 위해 스테인리스강, 폴리프로필렌, 유리섬유 또는 내부식성이며 구조적 무결성(integrity)을 갖는 다른 재료로 구성될 수 있다. 오거는 오거 채널(19)에 배치될 수 있고 이에 의해 오염물질 거품이 경사진 비치 위로 이동할 때 중력에 의해 채널로 떨어지고 오거는 채널을 따라 회전하여 오염물질 거품을 오거 채널(19)을 따라 이동시키면서 오거 채널 밖으로 이동시킨다. 스키머 비치-오거 어셈블리(17)의 파도 억제는 파도 억제 가장자리, 또는 선도 가장자리(17E) 그리고 다가오는 파도의 힘과 에너지를 채널 내의 수역 아래쪽으로 유도하도록 구성된 내부로 만곡된 반경에 의해 달성된다. 파도 억제 구조의 선도 가장자리(17E)는 내부로 만곡된 반경이 파도를 억제하기 위해 아래 방향으로 파도 에너지를 강제하는 스키머 비치-오거 어셈블리(17)의 꼭대기에 위치한다. 내부로 만곡된 반경은 파도 억제를 제공하기 위한 임의의 적절한 곡선일 수 있다. 예시적인 일 실시 예에서, 내부로 만곡된 반경은 수평에서 약 45-90 도이다.7 illustrates a side schematic view of a skimmer beach-auger assembly 17 that is designed to span the width of the channel and provides a large sloped surface area for initial contaminant bubble dewatering. The skimmer blades of the floating skimmer cassette 16 move above the surface of the sloped beach and out of the liquid stream as the skimmer blades move over the sloped beach surface to remove excess moisture from the microplastic foam. The angle of inclination of the beach can be any angle suitable for that purpose. In some embodiments, the angle of inclination of the beach is in a range of greater than about 10 degrees and less than 90 degrees from horizontal. In some embodiments, the angle of inclination is in the range of 15-30 degrees from horizontal. The skimmer beach-auger assembly 17 is configured to receive a floating sludge auger (not shown) in the auger channel 19 and contain stainless steel, polypropylene, fiberglass or other corrosion-resistant and structural integrity to contain waves. It can be made of material. The auger can be placed in the auger channel 19 whereby the contaminant bubbles drop into the channel by gravity as they move over the inclined beach and the auger rotates along the channel to move the contaminant bubbles along the auger channel 19 . move out of the auger channel. The wave containment of the skimmer beach-auger assembly 17 is achieved by a wave containment edge, or leading edge 17E, and an inwardly curved radius configured to direct the forces and energy of the oncoming wave down the body of water within the channel. The leading edge 17E of the wave suppression structure is located on top of the skimmer beach-auger assembly 17 where an inwardly curved radius forces wave energy in a downward direction to suppress the wave. The inwardly curved radius may be any suitable curve to provide wave suppression. In one exemplary embodiment, the inwardly curved radius is about 45-90 degrees horizontally.

도 8은 음향 해양 생물 및 어류 저지 시스템(1), 시각적 해양 생물 및 어류 저지 시스템(2), 자동-세척 쓰레기 스크린(3), 수평 컨베이어(5) 및 경사진 컨베이어(10), 압축기-압출기(13), 및 압축되고 탈수된 고형 폐기물을 수집하는 컨테이너를 보여주는 방향 D로 움직이는 여과 선박의 3차원 도면을 예시한다. 또한 선상 컨테이너를 바지선 또는 운반선으로 이동 및 운송하기 위한 선수 크레인(8) 및 메인 데크 크레인(7)을 도시한다.8 shows an acoustic marine life and fish containment system (1), a visual marine life and fish containment system (2), a self-cleaning garbage screen (3), a horizontal conveyor (5) and an inclined conveyor (10), a compressor-extruder (13), and a three-dimensional view of a filtering vessel moving in direction D showing the containers collecting the compacted and dewatered solid waste. It also shows a bow crane 8 and a main deck crane 7 for moving and transporting onboard containers by barge or carrier.

도 9는 용존 공기 부유 프로세스의 예시적인 실시 예에서 나노버블, 더 큰 버블 및 오염물질의 상호작용을 예시한다. 음으로 하전된 나노버블은 양으로 하전된 오염물질에 이끌려 다른 오염물질과 함께 더 큰 응집된 매스로 응집되어 입자 크기 및 부력을 향상시키는 결과를 낳는다. 확산된 나노버블의 하류로 확산된 더 큰 버블은 더 빠른 상승 속도를 갖는 버블의 큰 버블 블랭킷을 형성하여 큰 덩어리로 뭉친 나노버블과 오염물질의 부양을 총체적으로 향상시키고 가속화한다. 응집된 매스의 부유는 응집된 매스와 충돌하고 위로 힘을 가하여 표면으로 그들의 상승을 유발하는 더 큰 버블의 상승에 의해 향상된다. 도시된 바와 같이, 스키머(스크레이퍼) 블레이드는 액체의 표면에서 거품으로 응집된 매스를 걷어 낸다.9 illustrates the interaction of nanobubbles, larger bubbles and contaminants in an exemplary embodiment of a dissolved air flotation process. Negatively charged nanobubbles are attracted to positively charged contaminants and aggregate with other contaminants into a larger agglomerated mass, resulting in improved particle size and buoyancy. The larger bubbles diffused downstream of the diffused nanobubbles form a large bubble blanket of bubbles with a faster ascent rate, which collectively improves and accelerates the flotation of agglomerated nanobubbles and contaminants. The flotation of the agglomerated mass is enhanced by the rise of larger bubbles that collide with the agglomerated mass and force upward, causing their rise to the surface. As shown, a skimmer (scraper) blade scrapes the agglomerated mass into bubbles from the surface of the liquid.

도 10은 나노버블의 크기가 마이크로버블 및 미세 버블과 어떻게 비교되는지를 도시한다. 전형적인 나노버블의 범위는 40-200 나노미터(nm) 범위에 있다. 도면은 9개 또는 10개의 마이크로버블과 1개의 미세 버블을 비교하여 10,000개의 나노버블이 주어진 영역 내에 존재할 것임을 보여준다. 나노버블은 물리적으로 육안으로 볼 수 없고 물 속의 나노버블의 존재를 보기 위해서는 녹색 레이저 광의 산란이 필요하다. 나노버블은 50-마이크론 범위에서 마이크로-나노버블로 확산되고 확산기에 전달된 가스의 압력 및 액체와 기체의 표면에 존재하는 이온에 따라 크기가 축소된다. 이러한 현상은 버블의 표면 상의 접촉면에서 이온 농도를 증가시키고 내부의 버블 압력 및 버블의 온도를 상승시킨다. 그 다음 OH-와 같은 라디칼이 버블의 표면에 형성되어 음의 표면 전하를 생성한다.10 shows how the size of nanobubbles compares to microbubbles and microbubbles. Typical nanobubbles are in the range of 40-200 nanometers (nm). The figure compares 9 or 10 microbubbles to 1 microbubble to show that 10,000 nanobubbles will be present in a given area. Nanobubbles are physically invisible to the naked eye, and scattering of green laser light is required to see the presence of nanobubbles in water. Nanobubbles diffuse into micro-nanobubbles in the 50-micron range and shrink in size depending on the pressure of the gas delivered to the diffuser and the ions present on the surface of the liquid and gas. This phenomenon increases the ion concentration at the contact surface on the surface of the bubble and raises the bubble pressure and temperature of the bubble inside. Then radicals such as OH are formed on the surface of the bubble, creating a negative surface charge.

도 11은 수중의 입자 및 마이크로플라스틱에 대한 나노버블의 표면 전하 인력을 도시한다. 나노버블은 초기에 50-마이크론 범위의 마이크로-나노버블로 확산되고 확산된 가스의 압력 및 OH-와 같은 라디칼을 형성하는 버블의 표면에서 이온의 접촉면에 따라 크기가 수축한다. 이러한 하이드록실 라디칼(hydroxyl radical) OH-와 같은 라디칼의 축적의 현상은 버블의 표면 상에 음전하를 생성한다. 그 다음 나노버블은 수중에서 양으로 하전된 입자에 이끌려 입자 표면 위에 축적되거나 입자 표면에 부착된다. 대부분의 마이크로플라스틱은 양의 표면 전하를 띄는 것으로 알려져 있고 따라서, 이러한 입자의 표면 상에 나노버블의 이러한 부착은 전체적인 입자의 크기를 증가시키고 다른 입자와 덩어리를 형성하여 전체 질량 및 입자의 부력을 증가시킨다.11 shows the surface charge attraction of nanobubbles to particles and microplastics in water. Nanobubbles initially diffuse into micro-nanobubbles in the 50-micron range and shrink in size depending on the contact surface of ions on the surface of the bubble to form radicals such as OH and the pressure of the diffused gas. This phenomenon of accumulation of radicals such as the hydroxyl radical OH creates a negative charge on the surface of the bubble. The nanobubbles are then attracted to the positively charged particles in water and accumulate on or adhere to the particle surface. Most microplastics are known to have a positive surface charge and therefore, this attachment of nanobubbles on the surface of these particles increases the overall particle size and forms agglomerates with other particles, thereby increasing the overall mass and buoyancy of the particles. make it

도 12a 내지 도 12d는 다양한 물의 흐름 속도에서 오염물질을 제거하기 위한 액체 처리 시스템의 예시적인 실시 예의 특징을 도시한다. 도 12a에 도시된 바와 같이, 액체의 처리 구역은 처리 시스템을 통해 흐르는 액체 본체의 너비 W, 깊이 D 및 길이 L에 의해 정의되는 영역이다. 본 명세서에 기재된 바와 같이, 너비 W는 일반적으로 하나 이상의 채널의 너비이고, 깊이 D는 일반적으로 나노버블 및 더 큰 버블을 액체의 본체에 주입하는 가장 깊은 나노버블 주입기 노즐(nozzle)의 깊이이고, 길이 L은 일반적으로 오염물질을 제거하는 것에 의해 액체를 처리하는 채널의 길이이다. 길이 L은 스키머 블레이드가 액체의 표면의 오염물질을 걷어 내는 가장 먼 스키머에 의해 정의된다(도 1B 참조). 스키머 블레이드는 하나 이상의 부유 스키머 카세트의 일부이기 때문에, 길이 L은 변경 가능하고 부유 스키머 카세트를 처리 영역의 입구로부터 멀리 이동시킴으로써 증가될 수 있다. 도 12b 내지 도 12d에 도시된 바와 같이, 처리 구역의 이러한 변경 가능하고 가변적인 길이는 액체 처리 시스템이 처리 시스템으로 넓은 범위의 유량을 수용할 수 있게 한다. 길이 L은 일반적으로 액체의 흐름의 속도와 나노버블과 오염물질 덩어리의 상승 속도에 의해 정의된다. 도 12b는 5 미터의 깊이, 2.5 m/sec의 흐름 속도 및 상승 속도가 주어진 처리 영역의 길이에 미치는 일반적인 영향을 예시한다. 도 12c는 주어진 2.5 미터의 깊이, 5 m/sec의 흐름 속도 및 주어진 상승 속도가 주어진 처리 구역의 길이에 미치는 일반적인 영향을 예시한다. 도 12d는 5 미터의 깊이, 20 미터의 너비 및 상승 속도와 액체의 흐름 속도에 의존하는 길이를 갖는 예시적인 처리 구역을 예시한다.12A-12D illustrate features of an exemplary embodiment of a liquid treatment system for removing contaminants at various water flow rates. As shown in FIG. 12A , a treatment zone of liquid is an area defined by a width W, depth D, and length L of a body of liquid flowing through the treatment system. As described herein, width W is generally the width of one or more channels, depth D is generally the depth of the deepest nanobubble injector nozzle that injects nanobubbles and larger bubbles into the body of liquid, Length L is generally the length of the channel that treats the liquid by removing contaminants. Length L is defined by the furthest skimmer where the skimmer blades skim off contaminants from the surface of the liquid (see Figure 1B). Since the skimmer blades are part of one or more floating skimmer cassettes, the length L is variable and can be increased by moving the floating skimmer cassettes away from the inlet of the processing area. 12B-12D, this changeable and variable length of the processing zone allows the liquid processing system to accommodate a wide range of flow rates into the processing system. Length L is usually defined by the rate of flow of the liquid and the rate of rise of the nanobubbles and contaminant masses. 12B illustrates the general effect of a depth of 5 meters, a flow rate of 2.5 m/sec and an ascent rate on the length of a given treatment area. 12C illustrates the general effect of a given depth of 2.5 meters, a flow rate of 5 m/sec and a given ascent rate on the length of a given treatment zone. 12D illustrates an exemplary treatment zone having a depth of 5 meters, a width of 20 meters and a length dependent on the rate of rise and the flow rate of the liquid.

개념적으로, 처리 구역의 길이는 일반적으로 부유 스키머 카세트 어셈블리의 위치에 의해 제한되기 때문에, 처리 구역의 시작에서 무한한 길이로 부유 스키머 카세트 어셈블리의 위치가 주어지면 흐름 속도는 무한할 수 있다. 무한한 흐름 속도를 수용하는 이러한 개념적 능력은 또한 처리 영역의 너비를 증가시킴으로써 무한한 부피 흐름 속도를 허용한다. 처리 구역을 늘리고 넓히며 다른 흐름 속도를 수용하는 능력도 큰 액체 본체에 부유하는 처리 시스템의 실시 예에 의해 향상된다. 예를 들면, 처리 시스템으로 구성된 선박은 지리적 제약이 있는 육상 처리 시설보다 해상에서 처리 구역을 확장하는 능력이 훨씬 더 뛰어나다. 나노버블과 오염물질 덩어리의 상승 속도를 변화시키는 처리 시스템의 능력은 흐름 속도의 광범위한 흐름 속도를 수용할 수 있는 시스템의 능력을 더욱 증가시킨다. 함께, 처리 시스템의 이러한 특징은 처리 구역의 길이를 증가시키거나 및/또는 버블 블랭킷의 상승 속도를 증가시킴으로써 매우 높은 흐름 속도를 시스템이 처리하도록 하는 데 특히 도움이 된다.Conceptually, since the length of the processing zone is generally limited by the position of the floating skimmer cassette assembly, given the location of the floating skimmer cassette assembly to an infinite length at the beginning of the processing zone, the flow rate can be infinite. This conceptual ability to accommodate infinite flow rates also allows for infinite volumetric flow rates by increasing the width of the treatment area. The ability to extend and widen the treatment zone and to accommodate different flow rates is also improved by embodiments of the treatment system suspended in a large body of liquid. For example, a vessel configured with a treatment system has a far greater ability to expand its treatment area at sea than a geographically constrained onshore treatment facility. The ability of the treatment system to vary the rate of rise of nanobubbles and contaminant masses further increases the system's ability to accommodate a wide range of flow rates. Together, these features of the treatment system are particularly helpful in allowing the system to handle very high flow rates by increasing the length of the treatment zone and/or increasing the rate of rise of the bubble blanket.

버블 블랭킷의 상승 속도는 큰 버블 블랭킷이 처리 영역의 액체의 본체를 상승시키기 위해 나노버블과 오염물질의 덩어리에 영향을 미치는 속도가 변화함으로써 처리 구역의 길이에 영향을 준다. 상승 속도는 일반적으로 처리 구역의 시작부터 액체의 흐름 속도와 부유 스키머 카세트 어셈블리의 길이가 일치하도록 구성된다. 이는 나노버블과 오염물질의 덩어리가 스키머 블레이드에 의해 제거될 수 있는 처리 구역이 끝나기 전에 나노버블과 오염물질 덩어리가 깊이 D에서 액체의 표면으로 상승하도록 허용한다. 그러나, 처리 시스템의 구성은 마지막 부유 스키머 카세트 어셈블리 전후에 나노버블과 오염물질의 덩어리가 상승하도록 구성된 상승 속도를 가질 수 있는 것으로 이해해야 한다. 마지막 스키머 블레이드 이후 나노버블과 오염물질의 덩어리를 상승시키기 위해 계산된 상승 속도를 갖는 구성의 경우, 다른 변수들이 동일할 때, 오염물질의 제거 비율은 나노버블과 오염물질 덩어리가 마지막 스키머 블레이드 이전이나 마지막 스키머 블레이드에서 상승하는 경우 보다 낮을 가능성이 높다는 것을 이해해야 한다.The rate of rise of the bubble blanket affects the length of the treatment zone by varying the rate at which the large bubble blanket affects the mass of nanobubbles and contaminants to rise the body of liquid in the treatment area. The ascent rate is generally configured to match the length of the floating skimmer cassette assembly with the flow rate of the liquid from the beginning of the treatment zone. This allows the nanobubbles and contaminant masses to rise to the surface of the liquid at depth D before the end of the treatment zone where the nanobubbles and contaminant masses can be removed by the skimmer blade. It should be understood, however, that the configuration of the processing system may have an ascending rate configured to allow the mass of nanobubbles and contaminants to rise before and after the last floating skimmer cassette assembly. For configurations with ascent rates calculated to elevate the mass of nanobubbles and contaminants after the last skimmer blade, all other variables being equal, the rate of contaminant removal is as high as that the mass of nanobubbles and contaminants is before the last skimmer blade. It should be understood that if you climb from the last skimmer blade, it will most likely be lower than that.

도 13a는 5 미터의 처리 구역 깊이 및 처리 (부유) 구역의 결과적인 길이에서 다양한 선박 속도(액체 흐름 속도를 정의함)에서의 버블 상승 속도를 예시한다. 이 그래픽 표현은 0.25 m/sec의 공칭(nominal) 버블 상승 속도에 따른 처리 구역의 길이를 보여준다. 예시적인 실시 예는 상승 속도와 관련하여 다음과 같은 특성의 범위를 가질 수 있다: 약 2-16 노트 또는 약 1-8 m/s(예를 들어, 최적의 설계 속도에 대해 5 노트)의 선박 속도; 초당 약 0.25-0.40 미터의 상승 속도; 및 약 1-10 미터의 나노버블 확산 깊이 범위(예를 들어, 8노트의 선박 속도에 대해 5 미터). 오염물질이 응집된 나노버블 제거 효율은 큰 버블 블랭킷 플룸에 의해 포획된 오염물질과 응집된 나노버블이 선박 처리 (부유) 구역의 길이 내에서 주어진 선박 속도에서 표면으로 상승할 수 있는 한 다양한 속도에서 실질적으로 동일해야 한다. 따라서 선박 속도가 빠를수록, 부양 블랭킷의 플룸을 포획하기 위한 선박의 처리 (부양) 구역은 더 길어야 한다. 선박 속도가 느릴수록, 나노버블 및 큰 버블의 밀도는 높아진다. 따라서, 더 빠른 속도에서는, 부유 블랭킷의 최적의 밀도를 유지하기 위해 더 많은 나노버블 및 큰 버블 확산이 필요하다.13A illustrates the bubble rise rates at various vessel velocities (which define the liquid flow rate) at a treatment zone depth of 5 meters and the resulting length of the treatment (floating) zone. This graphical representation shows the length of the treatment zone as a function of a nominal bubble rise rate of 0.25 m/sec. Exemplary embodiments may have a range of characteristics with respect to ascent speed: a vessel of about 2-16 knots or about 1-8 m/s (eg, 5 knots for an optimal design speed). speed; Ascent rate of about 0.25-0.40 meters per second; and a nanobubble diffusion depth range of about 1-10 meters (eg, 5 meters for a vessel speed of 8 knots). The contaminant agglomerated nanobubble removal efficiency is at various velocities as long as the contaminant and agglomerated nanobubbles trapped by the large bubble blanket plume can rise to the surface at a given vessel velocity within the length of the vessel treatment (float) zone. should be substantially the same. Therefore, the higher the vessel speed, the longer the processing (float) zone of the vessel must be to capture the plume of the flotation blanket. The slower the vessel speed, the higher the density of nanobubbles and large bubbles. Therefore, at higher speeds, more nanobubbles and larger bubble diffusion are needed to maintain the optimal density of the floating blanket.

개시된 처리 시스템의 특징은 처리 구역을 통과하는 액체의 임의의 흐름 속도에서 나타난다. 제한을 위한 것이 아니라 예시를 위한 것으로서, 도 13a는 흐름 속도(초당 미터 및 노트), 5미터 깊이에서 약 0.25 m/sec(초당 미터)의 큰 버블 블랭킷 상승 속도 및 결과적인 처리(부유) 구역 길이의 예시적인 관계를 예시한다. 예시적인 일 실시 예에서, 처리 시스템은 약 5.14 m3/sec(초당 입방 미터)보다 큰 체적 흐름 속도로 액체를 처리하도록 구성될 수 있다. 이 실시 예는 5미터의 깊이와 약 1 m/sec(약 2노트)의 흐름 속도를 갖는 미터 너비당 처리 구역을 나타낸다. 이 실시 예의 경우, 상승 속도는 약 0.25 m/sec일 수 있고 결과적인 길이는 적어도 약 20 m가 될 것이다(라인 A 참조). 다른 예시적인 실시 예에서, 처리 시스템은 약 12.86 m3/sec의 체적 흐름 속도로 액체를 처리하도록 구성될 수 있다. 이 실시 예는 5미터의 깊이와 약 2.5 m/sec(약 5노트)의 흐름 속도를 갖는 미터 너비당 처리 구역을 나타낸다. 이 실시 예의 경우, 상승 속도는 약 0.25 m/sec일 수 있고 예상되는 길이는 적어도 약 51 m가 될 것이다(라인 C 참조). 다른 예시적인 실시 예에서, 처리 시스템은 약 25.72 m3/sec의 체적 흐름 속도로 액체를 처리하도록 구성될 수 있다. 이 실시 예는 5 미터의 깊이와 약 5 m/sec(약 10노트)의 흐름 속도를 갖는 미터 너비당 처리 구역을 나타낸다. 이 실시예의 경우 상승 속도는 약 0.25 m/sec일 수 있고 예상되는 길이는 적어도 약 102 m가 될 것이다(라인 E 참조).A feature of the disclosed treatment system is at any flow rate of liquid through the treatment zone. By way of illustration and not limitation, FIG. 13A shows flow rates (in meters and knots per second), a large bubble blanket rise rate of about 0.25 m/sec (meters per second) at a depth of 5 meters, and the resulting treatment (float) zone length. An example relationship of In one exemplary embodiment, the treatment system may be configured to process a liquid at a volumetric flow rate greater than about 5.14 m 3 /sec (cubic meters per second). This example shows a treatment area per meter width with a depth of 5 meters and a flow rate of about 1 m/sec (about 2 knots). For this embodiment, the rate of ascent may be about 0.25 m/sec and the resulting length will be at least about 20 m (see line A). In another exemplary embodiment, the treatment system may be configured to process a liquid at a volumetric flow rate of about 12.86 m 3 /sec. This example shows a treatment area per meter width with a depth of 5 meters and a flow rate of about 2.5 m/sec (about 5 knots). For this embodiment, the rate of ascent may be about 0.25 m/sec and the expected length will be at least about 51 m (see line C). In another exemplary embodiment, the treatment system may be configured to process a liquid at a volumetric flow rate of about 25.72 m 3 /sec. This example shows a treatment area per meter width with a depth of 5 meters and a flow rate of about 5 m/sec (about 10 knots). For this embodiment the rate of ascent may be about 0.25 m/sec and the expected length will be at least about 102 m (see line E).

도 13b는 흐름 속도(초당 미터 및 노트), 2.5 미터 깊이에서 0.25 m/sec의 큰 버블 블랭킷 상승 속도 및 결과적인 처리 (부유) 구역 길이의 예시적인 관계를 도시한다. 예시적인 일 실시 예에서, 처리 시스템은 약 2.57 m3/sec 보다 빠른 체적 흐름 속도로 액체를 처리하도록 구성될 수 있다. 이 실시 예는 2.5 미터의 깊이와 약 1m/sec(약 2노트)의 흐름 속도를 갖는 미터 너비당 처리 구역을 나타낸다. 이 실시 예의 경우, 상승 속도는 약 0.25 m/sec일 수 있고 결과적인 길이는 적어도 약 10 m가 될 것이다(라인 A 참조). 다른 예시적인 실시 예에서, 처리 시스템은 6.43 m3/sec의 체적 흐름 속도로 액체를 처리하도록 구성될 수 있다. 이 실시 예는 2.5 미터의 깊이와 약 2.57 m/sec(약 5노트)의 흐름 속도를 갖는 미터 너비당 처리 구역을 나타낸다. 이 실시예의 경우, 상승 속도는 약 0.25 m/sec일 수 있고 길이는 적어도 약 25m가 될 것이다(라인 C 참조). 다른 예시적인 실시 예에서, 처리 시스템은 12.86 m3/sec의 체적 흐름 속도로 액체를 처리하도록 구성될 수 있다. 이 실시 예는 2.5 미터의 깊이와 약 5 m/초(약 10노트)의 흐름 속도를 갖는 미터 너비당 처리 구역을 나타낸다. 이 실시 예의 경우, 상승 속도는 약 0.25 m/sec일 수 있고 예상되는 길이는 적어도 약 51m가 될 것이다(라인 E 참조).13B shows an exemplary relationship of flow rate (meters and knots per second), a large bubble blanket rise rate of 0.25 m/sec at a depth of 2.5 meters, and the resulting treatment (floating) zone length. In one exemplary embodiment, the treatment system may be configured to process a liquid at a volumetric flow rate greater than about 2.57 m 3 /sec. This example shows a treatment area per meter width with a depth of 2.5 meters and a flow rate of about 1 m/sec (about 2 knots). For this embodiment, the rate of ascent may be about 0.25 m/sec and the resulting length will be at least about 10 m (see line A). In another exemplary embodiment, the treatment system may be configured to process a liquid at a volumetric flow rate of 6.43 m 3 /sec. This example shows a treatment area per meter width with a depth of 2.5 meters and a flow rate of about 2.57 m/sec (about 5 knots). For this embodiment, the ascent rate may be about 0.25 m/sec and the length will be at least about 25 m (see line C). In another exemplary embodiment, the treatment system may be configured to process a liquid at a volumetric flow rate of 12.86 m 3 /sec. This example shows a treatment area per meter width with a depth of 2.5 meters and a flow rate of about 5 m/sec (about 10 knots). For this embodiment, the rate of ascent may be about 0.25 m/sec and the expected length will be at least about 51 m (see line E).

도 13a 및 13b와 유사하게, 도 14a 및 도 14b는 0.4 m/sec의 버블 상승 속도가 주어졌을 때 흐름 속도와 처리 (부유) 구역의 길이 및 깊이 사이의 예시적인 관계를 예시한다. 도시된 바와 같이, 흐름 속도는 1 m/sec에서 8 m/sec 초과의 범위일 수 있다. 더 큰 흐름 속도 또한 가능하다.Similar to FIGS. 13A and 13B , FIGS. 14A and 14B illustrate an exemplary relationship between the flow rate and the length and depth of the treatment (float) zone given a bubble rise rate of 0.4 m/sec. As shown, flow rates can range from 1 m/sec to greater than 8 m/sec. Larger flow rates are also possible.

도 15a 내지 도 15d는 0.25 m/sec의 다양한 채널 흐름 속도, 채널 깊이 및 버블 상승 속도에서의 예시적인 오염물질 제거 효율을 예시한다. 제거 백분율(removal percentage)은 처리 구역으로 들어가는 25.0 mm 미만의 오염물질 수준과 비교하여 처리 구역의 끝을 나가는 액체 흐름에서 약 25.0 mm 미만의 오염물질의 제거 벡분율을 반영한다. 일부 실시 예에서 오염물질의 제거 백분율은 약 10.0 mm 미만의 오염물질의 제거 백분율이고, 일부 실시 예에서 오염물질의 제거 백분율은 크기가 약 2.0 mm 미만인 오염물질의 제거 백분율이고, 일부 실시 예에서 오염물질의 제거 백분율은 크기가 약 1.0 mm 미만인 오염물질의 제거 백분율이다. 일부 실시 예에서, 오염물질은 마이크로플라스틱이다. 도시된 바와 같이, 이러한 구성에 대한 제거 효율은 체적 흐름 속도에 따라 달라질 수 있다. 도 15a는 2.5 m/sec의 흐름 속도, 0.25 m/sec의 상승 속도 및 20 미터 너비, 5 미터 깊이 및 50 미터 길이를 갖는 처리 (부유) 구역을 갖는 체적 흐름 속도당 제거율의 그래프를 보여준다. 예를 들어, 최대 약 150 m3/sec의 체적 흐름 속도에서 90 % 이상의 제거 백분율; 최대 약 330 m3/sec의 체적 흐름 속도에서 75 % 이상의 제거 백분율; 및 최대 약 500 m3/sec의 체적 흐름 속도에서 50 % 이상의 제거 백분율이 얻어질 수 있다. 도 15b는 5 m/sec의 흐름 속도, 0.25 m/sec의 상승속도 및 20 미터 너비, 2.5 미터 깊이 및 50 미터 길이를 갖는 처리 (부유) 구역에서 체적 흐름 속도당 제거율의 그래프를 보여준다. 예를 들어, 최대 약 110 m3/sec의 체적 흐름 속도에서 90 % 이상의 제거 백분율; 최대 약 270 m3/sec의 체적 흐름 속도에서 75 % 이상의 제거 백분율; 및 최대 약 410 m3/sec의 체적 흐름 속도에서 50 % 이상의 제거 백분율이 얻어질 수 있다. 도 15C는 4 m/sec의 흐름 속도, 0.25 m/sec의 상승 속도 및 20 미터 너비, 2.5 미터 깊이 및 50 미터 길이를 갖는 처리 (부유) 구역에서 체적 흐름 속도당 제거율의 그래프를 보여준다. 예를 들어, 최대 약 80 m3/sec의 체적 흐름 속도에서 90 % 이상의 제거 백분율; 최대 약 220 m3/sec의 체적 흐름 속도에서 75 % 이상의 제거 백분율; 및 최대 약 360 m3/sec의 체적 흐름 속도에서 50 % 이상의 제거 백분율을 얻을 수 있다. 도 15d는 8 m/sec의 흐름 속도, 0.25 m/sec의 상승 속도 및 20 미터 너비, 2.5 미터 깊이 및 50 미터 길이를 갖는 처리 (부유) 구역에서 체적 흐름 속도당 제거율의 그래프를 보여준다. 예를 들어, 최대 약 110 m3/sec의 체적 흐름 속도에서 90 % 이상의 제거 백분율; 최대 약 270 m3/sec의 체적 흐름 속도에서 75 % 이상의 제거 백분율; 및 최대 약 410 m3/sec의 체적 흐름 속도에서 50 % 이상의 제거 백분율이 얻어질 수 있다.15A-15D illustrate exemplary contaminant removal efficiencies at various channel flow rates, channel depths, and bubble rise rates of 0.25 m/sec. The removal percentage reflects the percentage removal of less than about 25.0 mm of contaminant from the liquid stream exiting the end of the treatment zone compared to the level of contaminant less than 25.0 mm entering the treatment zone. In some embodiments, the percentage removal of contaminants is the percentage removal of contaminants less than about 10.0 mm, in some embodiments the percentage removal of contaminants is the percentage removal of contaminants that are less than about 2.0 mm in size, and in some embodiments, the percentage removal of contaminants less than about 2.0 mm in size. The percent removal of material is the percentage removal of contaminants that are less than about 1.0 mm in size. In some embodiments, the contaminant is microplastic. As shown, the removal efficiency for this configuration can vary with the volumetric flow rate. 15A shows a graph of removal rate per volumetric flow rate with a flow rate of 2.5 m/sec, ascent rate of 0.25 m/sec, and a treatment (floating) zone having a width of 20 meters, a depth of 5 meters and a length of 50 meters. For example, a removal percentage greater than or equal to 90% at a volumetric flow rate of up to about 150 m 3 /sec; removal percentage greater than 75% at volumetric flow rates up to about 330 m 3 /sec; and removal percentages greater than or equal to 50% at volumetric flow rates of up to about 500 m 3 /sec. 15B shows a graph of removal rate per volumetric flow rate in a treatment (floating) zone having a flow rate of 5 m/sec, an ascent rate of 0.25 m/sec and a 20 meter width, 2.5 meter depth and 50 meter length. For example, a removal percentage greater than or equal to 90% at a volumetric flow rate of up to about 110 m 3 /sec; removal percentage greater than 75% at volumetric flow rates up to about 270 m 3 /sec; and removal percentages of at least 50% at volumetric flow rates of up to about 410 m 3 /sec. 15C shows a graph of removal rate per volumetric flow rate in a treatment (float) zone having a flow rate of 4 m/sec, an ascent rate of 0.25 m/sec, and a 20 meter width, 2.5 meter depth and 50 meter length. For example, a removal percentage greater than or equal to 90% at a volumetric flow rate of up to about 80 m 3 /sec; removal percentage greater than 75% at volumetric flow rates up to about 220 m 3 /sec; and removal percentages greater than or equal to 50% at volumetric flow rates of up to about 360 m 3 /sec. 15D shows a graph of the removal rate per volumetric flow rate in a treatment (float) zone having a flow rate of 8 m/sec, an ascent rate of 0.25 m/sec, and a 20 meter width, 2.5 meter depth and 50 meter length. For example, a removal percentage greater than or equal to 90% at a volumetric flow rate of up to about 110 m 3 /sec; removal percentage greater than 75% at volumetric flow rates up to about 270 m 3 /sec; and removal percentages of at least 50% at volumetric flow rates of up to about 410 m 3 /sec.

도 16a 및 16b는 다양한 채널 흐름 속도, 다양한 채널 깊이 및 0.4 m/sec의 버블 상승 속도에서 예시적인 오염물질의 제거 효율을 예시한다. 도 16d는 4 m/sec의 흐름 속도, 0.4 m/sec의 상승 속도 및 20 미터 너비, 5 미터 깊이 및 50 미터 길이를 갖는 처리 (부유) 구역에서 체적 흐름 속도당 제거율의 그래프를 보여준다. 예를 들어, 최대 약 150 m3/sec의 체적 흐름 속도에서 90 % 이상의 제거 백분율; 최대 약 330 m3/sec의 체적 흐름 속도에서 75 % 이상의 제거 백분율; 및 최대 약 500 m3/sec의 체적 흐름 속도에서 50 % 이상의 제거 백분율을 얻을 수 있다. 도 16b는 8 m/sec의 흐름 속도, 0.4 m/sec의 상승 속도 및 20 미터 너비, 2.5 미터 깊이 및 50 미터 길이를 갖는 처리 (부유) 구역에서 체적 흐름 속도당 제거율의 그래프를 보여준다. 예를 들어, 최대 약 190 m3/sec의 체적 흐름 속도에서 90 % 이상의 제거 백분율; 및 최대 약 380 m3/sec의 체적 흐름 속도에서 75 % 이상의 제거 백분율이 얻어질 수 있다.16A and 16B illustrate exemplary contaminant removal efficiencies at various channel flow rates, various channel depths, and bubble rise rates of 0.4 m/sec. 16D shows a graph of removal rate per volumetric flow rate in a treatment (float) zone having a flow rate of 4 m/sec, an ascent rate of 0.4 m/sec, and a 20 meter width, 5 meter depth and 50 meter length. For example, a removal percentage greater than or equal to 90% at a volumetric flow rate of up to about 150 m 3 /sec; removal percentage greater than 75% at volumetric flow rates up to about 330 m 3 /sec; and removal percentages greater than or equal to 50% at volumetric flow rates of up to about 500 m 3 /sec. 16B shows a graph of removal rate per volumetric flow rate in a treatment (float) zone having a flow rate of 8 m/sec, an ascent rate of 0.4 m/sec, and a 20 meter width, 2.5 meter depth and 50 meter length. For example, a removal percentage greater than or equal to 90% at a volumetric flow rate of up to about 190 m 3 /sec; and removal percentages of at least 75% at volumetric flow rates of up to about 380 m 3 /sec.

처리 구역 내 오염물질의 제거 백분율은 처리 시스템의 구성에 따라 임의의 제거율일 수도 있다. 일반적으로, 제거 백분율은 나노버블 및 보다 큰 버블 블랭킷에 대한 오염물질의 노출에 기초한다. 처리 구역에서 부유하는 오염물질이 증가할수록, 더 많은 오염물질이 제거될 수 있다. 상승할 수 있는 오염물질의 양은 액체의 흐름 속도, 더 큰 버블 블랭킷의 상승 속도, 처리 구역의 길이와 깊이에 의존한다. 이들 모두는 상이한 실시 예에서 변경될 수 있기 때문에, 결과는 변경 가능한 처리 시스템이다. 처리 시스템의 실시 예는 상승 속도와 처리 구역의 깊이 및 길이가 흐름 속도에 대해 적절하게 일치되는 한 임의의 흐름 속도에 걸쳐 임의의 범위의 오염물질을 제거할 수 있다. 유사하게, 체적 흐름 속도는 처리 구역의 너비를 변경시키는 것에 기초하여 변경될 수 있다. 그 결과, 일부 실시 예에서, 액체에서 오염물질 제거는 적어도 약 30 % 제거, 일부 실시 예에서 적어도 약 50 % 제거, 일부 실시 예에서 적어도 약 70 % 제거 및 일부 실시 예에서 적어도 약 90 % 제거일 수 있다. 이러한 제거 효율 비율은 상승 속도와 처리 구역의 깊이 및 길이가 적절하게 일치하는 한 임의의 흐름 속도를 초과할 수 있다. 이러한 효율 비율은 또한 처리 영역의 너비가 적절하게 일치하는 한 모든 체적 흐름 속도를 초과할 수도 있다.The percentage removal of contaminants in the treatment zone may be any removal rate depending on the configuration of the treatment system. In general, percent removal is based on exposure of contaminants to nanobubbles and larger bubble blankets. The more contaminants suspended in the treatment zone, the more contaminants can be removed. The amount of contaminant that can rise depends on the flow rate of the liquid, the rate of rise of the larger bubble blanket, and the length and depth of the treatment zone. Since all of these can be changed in different embodiments, the result is a changeable processing system. Embodiments of the treatment system may remove any range of contaminants over any flow rate as long as the rate of rise and the depth and length of the treatment zone are properly matched for the flow rate. Similarly, the volumetric flow rate can be altered based on changing the width of the treatment zone. As a result, in some embodiments, the contaminant removal from the liquid is at least about 30% removal, in some embodiments at least about 50% removal, in some embodiments at least about 70% removal, and in some embodiments at least about 90% removal. can This rate of removal efficiency can exceed any flow rate as long as the rate of rise and the depth and length of the treatment zone are properly matched. This ratio of efficiency may also exceed any volumetric flow rate as long as the width of the treatment area is appropriately matched.

예로서, 그리고 도 17a에 도시된 바와 같이, 처리 시스템은 그래프에서 5 m3/sec의 우측 영역으로 도시된 약 5 m3/sec 초과의 체적 흐름 속도(예를 들어, 2 노트의 흐름 속도 및 5 미터의 처리 구역 깊이)에서 임의의 백분율의 오염물질을 제거하도록 구성될 수 있다. 추가로, 처리 시스템은 그래프에서 50 % 이상 영역으로 표시된 임의의 체적 흐름 속도에서 약 50 % 이상의 오염물질을 제거하도록 구성될 수 있다. 처리 시스템은 그래프의 두 영역의 중첩 영역으로 표시된 약 5 m3/sec 이상의 체적 흐름 속도에서 약 50 % 이상의 오염물질을 제거하도록 구성될 수 있다.By way of example, and as shown in FIG. 17A , the processing system can provide a volumetric flow rate greater than about 5 m 3 / sec (eg, a flow rate of 2 knots and It can be configured to remove any percentage of contaminants from a treatment zone depth of 5 meters). Additionally, the treatment system may be configured to remove at least about 50% of the contaminants at any volumetric flow rate indicated by the 50% or greater area on the graph. The treatment system may be configured to remove at least about 50% of the contaminant at a volumetric flow rate of at least about 5 m 3 /sec, indicated by the overlapping area of the two areas of the graph.

다른 예로서, 도 17b에 도시된 바와 같이, 처리 시스템은 그래프에서 우측 영역으로 표시된 약 15 m3/sec 초과의 체적 흐름 속도(예를 들어, 6 노트의 흐름 속도 및 5 미터의 처리 구역 깊이)에서 임의의 백분율의 오염물질을 제거하도록 구성될 수 있다. 또한, 처리 시스템은 그래프에서 70 % 이상의 영역으로 표시된 임의의 체적 흐름 속도에서 약 70 % 이상의 오염물질을 제거하도록 구성될 수 있다. 처리 시스템은 그래프의 두 영역의 중첩 영역으로 표시된 약 15 m3/sec 이상의 체적 흐름 속도에서 약 70 % 이상의 오염물질을 제거하도록 구성될 수 있다.As another example, as shown in FIG. 17B , the processing system can provide a volumetric flow rate greater than about 15 m 3 /sec (eg, a flow rate of 6 knots and a processing zone depth of 5 meters) indicated by the right area in the graph. can be configured to remove any percentage of contaminants from In addition, the treatment system may be configured to remove at least about 70% of the contaminants at any volumetric flow rate indicated by the 70% or greater area on the graph. The treatment system may be configured to remove at least about 70% of the contaminant at a volumetric flow rate of at least about 15 m 3 /sec, indicated by the overlapping area of the two regions of the graph.

다른 예로서, 그리고 도 17c에 도시된 바와 같이, 처리 시스템은 그래프에서 우측 영역으로 표시된 약 26 m3/sec 초과의 체적 흐름 속도(예를 들어, 10 노트의 흐름 속도 및 5 미터의 처리 구역 깊이)에서 임의의 백분율의 오염물질을 제거하도록 구성될 수 있다. 또한, 처리 시스템은 그래프에서 90 % 이상의 영역으로 표시된 임의의 체적 흐름 속도에서 약 90 % 이상의 오염물질을 제거하도록 구성될 수 있다. 처리 시스템은 그래프의 두 영역의 중첩 영역으로 표시된 약 26 m3/sec 이상의 체적 흐름 속도에서 약 90 % 이상의 오염물질을 제거하도록 구성될 수 있다.As another example, and as shown in FIG. 17C , the processing system can provide a volumetric flow rate greater than about 26 m 3 /sec (eg, a flow rate of 10 knots and a processing zone depth of 5 meters) indicated by the right area in the graph. ) can be configured to remove any percentage of contaminants from In addition, the treatment system may be configured to remove at least about 90% of the contaminants at any volumetric flow rate indicated by the 90% or greater area on the graph. The treatment system may be configured to remove at least about 90% contaminants at a volumetric flow rate of at least about 26 m 3 /sec, indicated by the overlapping area of the two regions of the graph.

또한 상기 체적 흐름 속도는 처리 구역의 미터-당 너비를 기준으로 함을 이해해야 한다. 처리 채널과 처리 구역의 폭을 증가시켜 체적 유량을 증가시킬 수 있다. 이것은 처리 시스템이 매우 넓은 폭을 가질 수 있고 따라서 처리 채널이 매우 넓을 수 있는 부유하는 선박인 경우에 특히 유용하다.It should also be understood that the above volumetric flow rates are based on the width per meter of the treatment zone. The volumetric flow rate can be increased by increasing the width of the treatment channel and treatment zone. This is particularly useful in the case of a floating vessel where the treatment system may have a very wide width and thus the treatment channels may be very wide.

또한, 상기 체적 흐름 속도는 처리 구역의 미터-당 너비 및 처리 구역의 미터-당 깊이로 정의될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 5 미터의 깊이를 사용하는 상기 예의 경우, 체적 흐름 속도를 5 미터의 예시 깊이로 나누면 처리 구역의 미터-당 너비와 미터-당 깊이 모두에서 체적 흐름 속도가 정의된다.It should also be understood that the volumetric flow rate may be defined as the width per meter of the treatment zone and the depth per meter of the treatment zone. For the above example using a depth of 5 meters, dividing the volumetric flow rate by the example depth of 5 meters defines the volumetric flow rate at both the per-meter width and per-meter depth of the treatment zone.

5 미터의 깊이를 갖는 상기 실시예에 대해, 깊이를 증가 및 감소시킴으로써, 상기 체적 흐름 속도는 그에 따라 상응하게 증가 및 감소될 수 있다는 것을 이해해야 한다.It should be understood that for the above embodiment having a depth of 5 meters, by increasing and decreasing the depth, the volumetric flow rate can be increased and decreased correspondingly.

다양한 체적 흐름 속도, 특히 빠른 체적 흐름 속도를 수용할 수 있는 구성 외에도, 처리 시스템의 실시 예는 지속적으로 작동할 수 있다. 이는 선박이 부유하는 액체의 본체를 처리하는 부유하는 선박에 구성된 실시 예에 특히 유용하다. 특정한 예시적인 일 실시 예는 장기간에 걸쳐 해양으로부터 마이크로플라스틱 오염물질을 제거하도록 구성된 처리 시스템을 갖는 해양 선박이다.In addition to configurations capable of accommodating a variety of volumetric flow rates, particularly high volumetric flow rates, embodiments of the processing system are capable of continuous operation. This is particularly useful in embodiments where the vessel is configured on a floating vessel that handles a body of floating liquid. One particular illustrative embodiment is a marine vessel having a treatment system configured to remove microplastic contaminants from the ocean over an extended period of time.

본 발명은 어느 정도의 특수성을 가지고 상기 형태로 설명되었지만, 상기 내용은 본 발명의 원리만을 예시하는 것으로 간주되는 것으로 이해해야 한다. 또한, 수많은 수정 및 변경이 당업자에게 용이하게 일어날 것이기 때문에, 본 발명을 도시되고 설명된 특정 구성 및 작동으로 제한하는 것은 바람직하지 않으며, 따라서, 모든 적절한 수정 및 균등물은 청구범위 및 그 균등물에 정의된 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다.While the present invention has been described in the above form with a certain degree of specificity, it is to be understood that the foregoing is regarded as illustrative only of the principles of the present invention. Moreover, since numerous modifications and variations will readily occur to those skilled in the art, it is not desirable to limit the invention to the specific construction and operation shown and described, and therefore, all suitable modifications and equivalents will be recited in the claims and their equivalents. It may be used within the scope of the present invention as defined.

Claims (28)

액체 흐름에서 오염물질을 제거하기 위한 처리 시스템(treatment system)에 있어서:
채널(channel) 및 깊이에 의해 정의되는 처리 구역;
상기 처리 구역의 입구에서 상기 처리 구역의 출구로 액체 흐름을 보내도록 구성된 하나 이상의 채널 가이드(channel guide)에 의해 정의되는 상기 채널;
양전하를 갖는 오염물질을 포함하는 상기 액체 흐름;
상기 깊이까지 상기 액체 흐름에 잠기도록 구성된 나노버블 확산기 시스템(nanobubble diffuser system);
상기 처리 구역의 바닥을 정의하는 상기 깊이;
상기 액체 흐름으로 음전하를 갖는 복수의 나노버블을 확산시키도록 구성되고 이에 의해 상기 나노버블은 나노버블과 오염물질의 덩어리로 상기 오염물질에 부착되고 상기 나노버블과 오염물질의 덩어리는 상기 처리 구역에서 상기 액체 흐름의 표면을 향해 부유하도록 촉구되는 상기 나노버블 확산기 시스템; 및
상기 액체 흐름에서 상기 나노버블과 오염물질 덩어리를 제거하도록 구성되고 이에 의해 상기 액체 흐름에서 오염물질의 부피가 상기 처리 구역의 입구에서 보다 상기 처리 구역의 출구에서 작은 부피를 갖는 스키머 카세트 어셈블리(skimmer cassette assembly);를 포함하는, 처리 시스템.
A treatment system for removing contaminants from a liquid stream comprising:
a treatment zone defined by a channel and a depth;
the channel defined by one or more channel guides configured to direct a flow of liquid from an inlet of the treatment zone to an outlet of the treatment zone;
said liquid stream comprising a contaminant having a positive charge;
a nanobubble diffuser system configured to be submerged in the liquid flow to the depth;
the depth defining a bottom of the treatment zone;
configured to diffuse a plurality of nanobubbles having a negative charge into the liquid stream, whereby the nanobubbles adhere to the contaminant as masses of nanobubbles and contaminants and wherein the masses of nanobubbles and contaminants are removed from the treatment zone. the nanobubble diffuser system urged to float towards the surface of the liquid stream; and
a skimmer cassette configured to remove the nanobubbles and contaminant clumps from the liquid stream such that the volume of contaminant in the liquid stream has a smaller volume at the outlet of the treatment zone than at the inlet of the treatment zone. assembly); comprising a processing system.
제1항에 있어서,
상기 액체 흐름은 더 큰 액체 공급원으로부터 나오고; 그리고
상기 채널 가이드 및 상기 나노버블 확산기 시스템은 상기 더 큰 액체 공급원에서 부유하는 선박과 작동 가능하게 연결되는, 처리 시스템.
According to claim 1,
the liquid stream is from a larger liquid source; And
wherein the channel guide and the nanobubble diffuser system are operatively connected to a vessel floating in the larger liquid source.
제1항에 있어서,
상기 액체 흐름은 더 큰 액체 공급원으로부터 나오고;
상기 채널을 통과하는 액체 흐름의 속도는 상기 더 큰 액체 공급원을 통과하는 상기 채널의 이동에 의해 정의되고; 그리고
상기 나노버블 확산기 시스템과 관련된 상기 스키머 카세트 어셈블리의 위치는 상기 나노버블의 상승 속도, 상기 채널을 통과하는 액체 흐름의 속도 및 상기 깊이에 의해 정의되는, 처리 시스템.
According to claim 1,
the liquid stream is from a larger liquid source;
the velocity of the liquid flow through the channel is defined by the movement of the channel through the larger liquid source; And
The position of the skimmer cassette assembly relative to the nanobubble diffuser system is defined by the rate of rise of the nanobubbles, the velocity of liquid flow through the channel and the depth.
제1항에 있어서,
상기 처리 구역 내의 바닥 근처 및 상기 나노버블 확산기 시스템에서 상기 액체 흐름의 하류 방향에 위치하는 더 큰 버블 확산기 시스템을 더 포함하고; 그리고
상기 더 큰 버블 확산기 시스템은 상기 액체 흐름에 복수의 큰 버블을 확산시키도록 구성되고 이에 의해 상기 복수의 큰 버블은 상기 나노버블과 오염물질의 덩어리의 상승 속도를 증가시키기 위한 큰 버블의 부유하는 블랭킷(blanket)을 생성하는, 처리 시스템.
According to claim 1,
a larger bubble diffuser system located near the floor in the treatment zone and downstream of the liquid flow in the nanobubble diffuser system; And
The larger bubble diffuser system is configured to diffuse a plurality of large bubbles in the liquid stream, whereby the plurality of large bubbles is a floating blanket of large bubbles for increasing the rate of rise of the mass of nanobubbles and contaminants. A processing system that creates a (blanket).
제4항에 있어서, 상기 스키머 카세트 어셈블리에 대한 상기 나노버블 확산기의 간격은 상기 나노버블과 오염물질의 덩어리의 상승 속도에 기초하는, 처리 시스템.5. The processing system of claim 4, wherein the spacing of the nanobubble diffuser with respect to the skimmer cassette assembly is based on the rate of rise of the mass of nanobubbles and contaminants. 제1항에 있어서, 상기 스키머 카세트 어셈블리는:
스키머 구동장치(skimmer drive)에 결합되고 이에 의해 상기 스키머 구동장치가 상기 액체 흐름에 대한 상대 이동으로 상기 스키머 블레이드(skimmer blade)를 이동시키도록 구성되는 스키머 블레이드를 포함하고;
상기 스키머 블레이드의 상기 상대 이동은 상기 액체 흐름에 대해 반대 방향이고; 그리고
상기 스키머 블레이드는 상기 액체 흐름의 표면에서 스키밍 깊이(skimming depth)까지 연장되도록 구성되고 이에 의해 상기 스키머 블레이드가 상기 액체 흐름에서 상기 스키밍 깊이까지 상기 나노버블과 오염물질의 덩어리와 결합하고 상기 액체 흐름에서 상기 오염물질을 상기 액체 흐름에 대해 반대 방향으로 이동시키는, 처리 시스템.
The method of claim 1, wherein the skimmer cassette assembly comprises:
a skimmer blade coupled to a skimmer drive whereby the skimmer drive is configured to move the skimmer blade in relative movement to the liquid flow;
the relative movement of the skimmer blade is in a direction opposite to the liquid flow; And
The skimmer blade is configured to extend from a surface of the liquid stream to a skimming depth whereby the skimmer blade engages the mass of nanobubbles and contaminants in the liquid stream to the skimming depth and in the liquid stream. moving the contaminant in a direction opposite to the liquid flow.
제6항에 있어서, 상기 스키머 카세트 어셈블리는 경사진 비치(beach) 표면을 갖는 스키머 비치 어셈블리를 더 포함하고 이에 의해 상기 스키머 블레이드가 상기 경사진 비치 표면 위로 이동함에 따라 상기 오염물질이 상기 경사진 비치 표면 위로 그리고 상기 액체 흐름의 바깥으로 이동하는, 처리 시스템.7. The skimmer cassette assembly of claim 6, wherein the skimmer cassette assembly further comprises a skimmer beach assembly having a beveled beach surface, whereby the contaminants are transferred over the beveled beach surface as the skimmer blade moves over the beveled beach surface. moving over a surface and out of the flow of liquid. 제7항에 있어서, 상기 스키머 어셈블리는:
상기 스키머 블레이드가 경사진 비치 표면 위로 이동함에 따라 상기 오염물질이 오거(augur) 채널에 퇴적되는 경사진 비치 표면 내의 오거 채널;
상기 오거 채널에서 상기 오염물질을 제거하도록 구성된 상기 오거 채널내에 위치하는 오거; 및
상기 처리 구역에서 난류를 억제하기 위해 상기 스키머 비치 어셈블리의 선도 가장자리에 형성된 파도 억제 가장자리를 더 포함하는, 처리 시스템.
8. The method of claim 7, wherein the skimmer assembly comprises:
an auger channel in the inclined beach surface in which the contaminant deposits in the augur channel as the skimmer blade moves over the inclined beach surface;
an auger positioned within the auger channel configured to remove the contaminant from the auger channel; and
and a wave suppression edge formed on the leading edge of the skimmer beach assembly to suppress turbulence in the treatment zone.
제1항에 있어서,
상기 오염물질은:
약 25.0 mm 보다 작은 크기를 갖는 마이크로플라스틱(microplastics), 및
약 25.0 mm 보다 큰 크기를 갖는 다른 오염물질을 포함하고; 그리고
상기 액체는 수성 액체를 포함하는, 처리 시스템.
According to claim 1,
The contaminants are:
microplastics having a size less than about 25.0 mm, and
other contaminants having a size greater than about 25.0 mm; And
wherein the liquid comprises an aqueous liquid.
제1항에 있어서,
상기 오염물질은 약 2.0 mm 보다 작은 크기를 갖는 마이크로플라스틱을 포함하고; 그리고
상기 액체는 수성 액체를 포함하는, 처리 시스템.
According to claim 1,
the contaminant includes microplastics having a size less than about 2.0 mm; And
wherein the liquid comprises an aqueous liquid.
제1항에 있어서,
상기 액체 흐름에서 복수의 큰 오염물질;
상기 나노버블 확산기 시스템에서 상류 방향에 위치하고 이에 의해 하나 이상의 쓰레기 스크린이 상기 액체 흐름에서 큰 오염물질의 일부를 제거하는 하나 이상의 쓰레기 스크린; 및
상기 나노버블 확산기 시스템에서 하류 방향에 위치하고 이에 의해 하나 이상의 밴드 스크린이 상기 액체 흐름에서 상기 오염물질을 추가로 제거하는 하나 이상의 밴드 스크린을 더 포함하는, 처리 시스템.
According to claim 1,
a plurality of large contaminants in the liquid stream;
one or more garbage screens positioned upstream in the nanobubble diffuser system, whereby the one or more garbage screens remove a portion of the large contaminants from the liquid stream; and
and one or more band screens positioned downstream from the nanobubble diffuser system, whereby the one or more band screens further remove the contaminants from the liquid stream.
제1항에 있어서,
액체 흐름의 체적 흐름 속도가 상기 처리 구역의 상기 채널의 각 미터 너비 및 상기 처리 구역의 각 미터 깊이에 대해 초당 약 1 입방 미터 보다 크고; 그리고
상기 처리 구역의 출구에서 상기 액체 흐름의 상기 오염물질의 부피가 상기 처리 구역의 입구에서 상기 액체 흐름의 상기 오염물질의 부피 보다 약 50 퍼센트(percent) 이상 작은, 처리 시스템.
According to claim 1,
the volumetric flow rate of the liquid flow is greater than about 1 cubic meter per second for each meter width of the channel in the treatment zone and for each meter depth of the treatment zone; And
wherein the volume of the contaminant of the liquid stream at the outlet of the treatment zone is at least about 50 percent less than the volume of the contaminant of the liquid stream at the inlet of the treatment zone.
제12항에 있어서, 상기 처리 구역의 상기 깊이가 약 5 미터인, 처리 시스템.The processing system of claim 12 , wherein the depth of the processing zone is about 5 meters. 제12항에 있어서, 상기 오염물질은 약 25.0 mm 보다 작은 크기를 갖는 마이크로플라스틱을 포함하는, 처리 시스템.13. The processing system of claim 12, wherein the contaminant comprises microplastics having a size less than about 25.0 mm. 제1항에 있어서,
액체 흐름의 체적 흐름 속도는 상기 처리 구역의 상기 채널의 각 미터 너비 및 상기 처리 구역의 각 미터 깊이에 대해 초당 약 3 입방 미터보다 크고;
상기 오염물질은 약 25.0 mm 보다 작은 크기를 갖는 마이크로플라스틱을 포함하고; 그리고
상기 처리 구역의 출구에서 상기 액체 흐름 내의 상기 오염물질의 부피는 상기 처리 구역의 입구에서의 상기 액체 흐름 내의 상기 오염물질의 부피보다 약 90% 이상 작은, 처리 시스템.
According to claim 1,
the volumetric flow rate of the liquid flow is greater than about 3 cubic meters per second for each meter width of the channel in the treatment zone and for each meter depth of the treatment zone;
the contaminant comprises microplastics having a size less than about 25.0 mm; And
wherein the volume of the contaminant in the liquid stream at the outlet of the treatment zone is at least about 90% less than the volume of the contaminant in the liquid stream at the inlet of the treatment zone.
제15항에 있어서, 상기 처리 구역의 깊이는 약 5 미터인, 처리 시스템. The processing system of claim 15 , wherein the depth of the processing zone is about 5 meters. 제15항에 있어서, 상기 오염물질은 약 25.0 mm 보다 작은 크기를 갖는 마이크로플라스틱을 포함하는, 처리 시스템.16. The processing system of claim 15, wherein the contaminant comprises microplastics having a size less than about 25.0 mm. 액체 흐름을 여과하기 위해 액체 처리 시스템과 함께 사용하기 위한 부유하는 스키머 카세트 어셈블리에 있어서, 상기 부유하는 스키머 카세트 어셈블리는:
하나 이상의 스키머 카세트 폰툰에 작동 가능하게 결합되고 이에 의해 상기 스키머 블레이드가 상기 액체 흐름의 표면 근처에 위치하는 스키머 블레이드를 포함하고;
상기 스키머 블레이드는 스키머 구동장치와 작동 가능하게 결합되고 이에 의해 상기 스키머 구동장치가 상기 액체 흐름에 대해 상대적인 이동으로 상기 스키머 블레이드를 이동시키도록 구성되고;
상기 스키머 블레이드의 상기 상대적인 이동은 상기 액체 흐름에 대해 반대방향이고; 그리고
상기 스키머 블레이드는 상기 액체 흐름의 표면에서 스키밍 깊이까지 연장되도록 구성되고 이에 의해 상기 스키머 블레이드는 상기 스키밍 깊이에서 상기 액체 흐름으로부터 오염물질을 결합하고 상기 액체 흐름과 반대 방향으로 상기 액체 흐름 내의 오염물질을 이동시키는, 부유하는 스키머 카세트 어셈블리.
A floating skimmer cassette assembly for use with a liquid handling system to filter a liquid stream, the floating skimmer cassette assembly comprising:
a skimmer blade operatively coupled to one or more skimmer cassette pontoons, whereby the skimmer blade is positioned proximate a surface of the liquid stream;
the skimmer blade is operatively coupled with a skimmer drive, whereby the skimmer drive is configured to move the skimmer blade in a movement relative to the liquid flow;
the relative movement of the skimmer blade is in the opposite direction to the liquid flow; And
The skimmer blades are configured to extend from a surface of the liquid stream to a skimming depth whereby the skimmer blades combine contaminants from the liquid stream at the skimming depth and displace contaminants in the liquid stream in a direction opposite to the liquid stream. A moving, floating skimmer cassette assembly.
제18 항에 있어서, 상기 부유하는 스키머 카세트 어셈블리는 경사진 비치 표면을 갖는 스키머 비치 어셈블리를 더 포함하고 이에 의해 상기 스키머 블레이드가 상기 경사진 비치 표면 위로 이동함에 따라 상기 오염물질이 상기 액체 흐름에 대해 반대 방향으로, 상기 경사진 비치 표면 위로 그리고 상기 액체 흐름 바깥으로 이동되는, 부유하는 스키머 카세트 어셈블리.19. The method of claim 18, wherein the floating skimmer cassette assembly further comprises a skimmer beach assembly having a sloped beach surface, whereby the contaminants are repelled against the liquid flow as the skimmer blades move over the sloped beach surface. A floating skimmer cassette assembly that is moved in opposite directions over the inclined beach surface and out of the liquid stream. 제19항에 있어서, 상기 스키머 비치 어셈블리는:
상기 스키머 블레이드가 상기 경사진 비치 표면 위로 이동함에 따라 상기 오염물질이 오거 채널에 침전되는 상기 경사진 비치 표면 내의 오거 채널;
상기 오거 채널에 위치하고 상기 오거 채널에서 상기 오염물질을 제거하도록 구성된 오거; 및
상기 액체 흐름 내의 난류를 억제하기 위해 상기 부유하는 스키머 비치 어셈블리의 선도 가장자리에 형성된 파도 억제 가장자리를 더 포함하는, 부유하는 스키머 카세트 어셈블리.
20. The method of claim 19, wherein the skimmer beach assembly comprises:
an auger channel in the inclined beach surface in which the contaminants are deposited in the auger channel as the skimmer blade moves over the inclined beach surface;
an auger positioned in the auger channel and configured to remove the contaminant from the auger channel; and
and a wave suppression edge formed on a leading edge of the floating skimmer beach assembly to suppress turbulence in the liquid stream.
액체 흐름으로부터 오염물질을 제거하기 위한 변경 가능한 액체 처리 시스템으로, 상기 변경 가능한 액체 처리 시스템은:
채널 너비, 깊이 및 길이에 의해 정의되는 처리 구역;
상기 처리 구역의 입구에서 상기 처리 구역의 출구까지 액체 흐름을 보내도록 구성된 하나 이상의 채널 가이드에 의해 정의되는 상기 채널 너비;
상기 깊이까지 상기 액체 흐름에 잠기도록 구성된 나노버블 확산기 시스템;
상기 처리 구역의 바닥을 정의하는 상기 깊이;
상기 처리 구역의 입구로부터 위치에 있고 상기 처리 구역의 상기 길이를 정의하는 스키머 카세트 어셈블리를 포함하고;
상기 액체 흐름은 양전하를 갖는 오염물질을 포함하고;
상기 나노버블 확산기 시스템은 음전하를 갖는 나노버블을 상기 액체 흐름으로 확산시키도록 구성되고 이에 의해 상기 나노버블이 나노버블과 오염물질의 덩어리로 상기 오염물질에 부착되고 상기 나노버블과 오염물질의 덩어리는 상기 처리 구역 내의 상기 액체 흐름의 표면을 향해 부유하도록 촉구되고; 그리고
상기 스키머 카세트 어셈블리는 상기 나노버블과 오염물질의 덩어리를 상기 액체 흐름에서 제거하도록 구성되고 이에 의해 상기 액체 흐름 내의 오염물질의 부피가 상기 처리 구역의 입구에서 보다 상기 처리 구역의 출구에서 더 작은 부피인, 변경 가능한 액체 처리 시스템.
A changeable liquid treatment system for removing contaminants from a liquid stream, the changeable liquid treatment system comprising:
treatment zone defined by channel width, depth and length;
the channel width defined by one or more channel guides configured to direct a flow of liquid from an inlet of the treatment zone to an outlet of the treatment zone;
a nanobubble diffuser system configured to be submerged in the liquid stream to the depth;
the depth defining a bottom of the treatment zone;
a skimmer cassette assembly positioned from an inlet of said processing zone and defining said length of said processing zone;
the liquid stream contains contaminants having a positive charge;
The nanobubble diffuser system is configured to diffuse negatively charged nanobubbles into the liquid stream such that the nanobubbles adhere to the contaminant as a mass of nanobubbles and contaminants and the nanobubbles and contaminant masses are prompted to float towards the surface of the stream of liquid within the treatment zone; And
wherein the skimmer cassette assembly is configured to remove agglomerates of the nanobubbles and contaminants from the liquid stream such that the volume of contaminants in the liquid stream is a smaller volume at the outlet of the treatment zone than at the inlet of the treatment zone. , a changeable liquid handling system.
제21항에 있어서, 상기 나노버블 확산기 시스템에 대한 상기 스키머 카세트 어셈블리의 위치는 상기 나노버블의 상승 속도, 상기 채널을 통과하는 상기 액체 흐름의 액체 흐름 속도 및 상기 깊이에 의해 정의되는, 변경 가능한 액체 처리 시스템.22. The changeable liquid of claim 21, wherein the position of the skimmer cassette assembly with respect to the nanobubble diffuser system is defined by the ascent velocity of the nanobubbles, the liquid flow velocity and the depth of the liquid flow through the channel. processing system. 제21항에 있어서, 상기 액체 흐름은 상기 처리 구역의 상기 채널 너비의 각 미터 및 상기 처리 구역의 각 미터 깊이에 대해 초당 약 1 입방 미터 보다 큰 체적 흐름 속도로 흐르는, 변경 가능한 액체 처리 시스템.22. The system of claim 21, wherein the liquid flow flows at a volumetric flow rate greater than about 1 cubic meter per second for each meter of the channel width of the treatment zone and for each meter depth of the treatment zone. 제21항에 있어서, 상기 액체 흐름은 상기 처리 구역의 상기 채널 너비의 각 미터 및 상기 처리 구역의 각 미터 깊이에 대해 초당 약 3 입방 미터 보다 큰 체적 흐름 속도로 흐르는, 변경 가능한 액체 처리 시스템.22. The system of claim 21, wherein the liquid flow flows at a volumetric flow rate greater than about 3 cubic meters per second for each meter of the channel width of the treatment zone and for each meter depth of the treatment zone. 제21항에 있어서,
상기 액체 흐름은 상기 처리 구역의 상기 채널 너비의 각 미터 및 상기 처리 구역의 각 미터 깊이에 대해 초당 약 1 입방 미터 보다 큰 체적 흐름 속도로 흐르고;
상기 오염물질은 약 25.0 mm 보다 작은 크기를 갖는 마이크로플라스틱을 포함하고; 그리고
상기 액체 흐름에서 상기 오염물질의 부피는 상기 처리 구역의 입구에서 보다 상기 처리 구역의 출구에서 약 50 % 이상 작은, 변경 가능한 액체 처리 시스템.
22. The method of claim 21,
the liquid flow flows at a volumetric flow rate greater than about 1 cubic meter per second for each meter of the channel width of the treatment zone and for each meter depth of the treatment zone;
the contaminant comprises microplastics having a size less than about 25.0 mm; And
wherein the volume of the contaminant in the liquid stream is at least about 50% less at the outlet of the treatment section than at the inlet of the treatment section.
제21항에 있어서,
상기 액체 흐름은 상기 처리 구역의 상기 채널 너비의 각 미터 및 상기 처리 구역의 각 미터 깊이에 대해 초당 약 3 입방 미터 보다 큰 체적 흐름 속도로 흐르고;
상기 오염물질은 약 25.0 mm 보다 작은 크기를 갖는 마이크로플라스틱을 포함하고; 그리고
상기 액체 흐름에서 상기 오염물질의 부피는 상기 처리 구역의 입구에서 보다 상기 처리 구역의 출구에서 약 90% 이상 작은, 변경 가능한 액체 처리 시스템.
22. The method of claim 21,
the liquid flow flows at a volumetric flow rate greater than about 3 cubic meters per second for each meter of the channel width of the treatment zone and for each meter depth of the treatment zone;
the contaminant comprises microplastics having a size less than about 25.0 mm; And
wherein the volume of the contaminant in the liquid stream is at least about 90% less at the outlet of the treatment zone than at the inlet of the treatment zone.
오염물질이 함유된 물을 제거할 수 있는 하나 이상의 채널을 형성하는 두 개 이상의 선체를 포함하는 여과 선박으로, 상기 여과 선박은:
공기의 나노버블을 두 개 이상의 선체 사이에 흐르는 채널 물 흐름에 분산시키고 마이크로나노버블을 오염물질에 부착시켜 오염물질과 나노버블의 덩어리를 형성하도록 구성된 나노버블 확산기 시스템;
하나 이상의 채널을 정의하는 두 개 이상의 상기 선체;
상기 나노버블 확산기 시스템의 하류 지점에서 더 큰 공기 버블의 블랭킷을 분산시키고 상기 오염물질과 나노버블의 덩어리의 상승 속도를 증가시키도록 구성된 더 큰 버블 확산기 시스템을 포함하고; 그리고
여기서 상기 더 큰 버블의 블랭킷에 대한 분산된 오염물질과 나노버블의 덩어리의 비는 상기 오염물질과 나노버블의 덩어리의 상승 속도를 조절하고 제어하기 위해 변화되고 제어될 수 있는, 여과 선박.
A filtering vessel comprising at least two hulls forming at least one channel capable of removing contaminant-laden water, the vessel comprising:
a nanobubble diffuser system configured to disperse nanobubbles of air in a channel water stream flowing between two or more hulls and to attach micronanobubbles to the contaminants to form a mass of contaminants and nanobubbles;
at least two said hulls defining at least one channel;
a larger bubble diffuser system configured to disperse a blanket of larger air bubbles at a point downstream of the nanobubble diffuser system and to increase the rate of rise of the mass of contaminants and nanobubbles; And
wherein the ratio of the mass of dispersed contaminant and nanobubbles to the blanket of larger bubbles can be varied and controlled to regulate and control the rate of rise of the mass of contaminant and nanobubbles.
제27항에 있어서,
상기 하나 이상의 채널 내에 위치하는 하나 이상의 부유하는 스키머 카세트 어셈블리를 더 포함하고;
상기 하나 이상의 부유하는 스키머 카세트 어셈블리는 상기 나노버블 확산기 시스템의 하류에 위치하고; 그리고
상기 하나 이상의 부유하는 스키머 카세트 어셈블리의 각각은:
수면에서 오염물질을 걷어 내기 위해 회전 동력을 갖는 하나 이상의 체인에 장착된 복수의 스키머 블레이드,
하나 이상의 부유하는 스키머 카세트 어셈블리를 수면에 부유시키도록 구성된 상기 부유하는 스키머 카세트 어셈블리의 지지 구조 상에 장착된 하나 이상의 폰툰,
탈지된 오염물질을 수용하고 탈수시키기 위한 스키머 비치(skimmer beach), 및
공기 부유 발생을 위한 정지 처리 구역을 생성하기 위해 유입되는 물의 파도를 억제하기 위한 상기 스키머 비치의 선도 가장자리로 형성된 파도 억제 가장자리를 포함하는, 여과 선박.
28. The method of claim 27,
one or more floating skimmer cassette assemblies positioned within said one or more channels;
the one or more floating skimmer cassette assemblies are located downstream of the nanobubble diffuser system; And
Each of the one or more floating skimmer cassette assemblies comprises:
a plurality of skimmer blades mounted on one or more chains having rotational power to remove contaminants from the water surface;
one or more pontoons mounted on a support structure of the floating skimmer cassette assembly configured to float one or more floating skimmer cassette assemblies on the water surface;
a skimmer beach for receiving and dewatering degreased contaminants, and
and a wave containment edge formed as a leading edge of the skimmer beach to contain incoming waves of water to create a quiescent treatment zone for generating air flotation.
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